Quantenphysik
Quantenobjekt Photon
Gegenfeldmethode
- Wie überträgt Licht seine Energie?
- Was sind eigentlich Photonen?
- Licht – auch nicht mehr als Billardkugeln?
- Können Teilchen aus Strahlung entstehen?


Gegenfeldmethode
Versuchaufbau:
![]() Strichzeichnung des Aufbaus ![]() Schemazeichnung |
Versuchsdurchführung:
- Die Kathode der Vakuumfotozelle wird mit intensivem monochromatischem Licht bestrahlt, das man aus einer Quecksilberhöchstdrucklampe mit geeignetem Interferenzfiltern erhält.
- Es wird der Photostrom mittels stromempfindlichen Messverstärker abgelesen und die Gegenspannung langsam so lange hoch geregelt, bis der Photostrom Null ist.
- Diese maximale Gegenspannung ist abhängig von der Frequenz, aber unabhängig von der Intensität des eingestrahlten Lichtes.
U-I-Diagramm (Kennlinie): |
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Filter Es sind dies:
Am Bild rechts ist das Spektrum der Quecksilberdampflampe mit den drei Filtern im sichtbaren Bereich des Spektrums dargestellt. Die beiden UV-Linien werden nicht verwendet. |
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Ergebnisse
Farbe
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Wellenlänge λ in nm
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Frequenz f in 1014 Hz
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Um in V
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Maximale kinetische Energie der Fotoelektronen in eV
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gelb
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578
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5,19
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0,75
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0,75
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grün
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546
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5,49
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0,85
|
0,85
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blau
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436
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6,88
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1,40
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1,40
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Auswertung:
Hinweis: |
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Bestimme aus dem obigen Diagramm die Austrittsarbeit W<sub>A</sub>, das Plancksche Wirkungsquantum h und die Grenzfrequenz f<sub>G</sub>.
Für die Grenzfrequenz unterhalb der der Fotoeffekt nicht stattfindet, liest man fG = 3,25·1014 Hz ab.
Die Austrittsarbeit (Achsen-Abschnitt der Geraden auf der Energieachse) ergibt sich WA = 1,35 eV.
Für die Steigung der Geraden gilt:
\[h = \frac{{\Delta {{\rm E}_{kin}}}}{{\Delta f}} \Rightarrow h = \frac{{1,35}}{{3,25 \cdot 1{0^{14}}}}\frac{{{\rm{eV}}}}{{\frac{{\rm{1}}}{{\rm{s}}}}} = 4,15 \cdot {10^{ - 15}}{\rm{eVs}} = 4,15 \cdot {10^{ - 15}} \cdot 1,60 \cdot {10^{ - 19}}{\rm{Js}} \approx 6,65 \cdot {10^{ - 34}}{\rm{Js}}\]
Das Plancksche Wirkungsquantum eine universelle Konstante
Aus dem Diagramm lernt man:
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