Quantenphysik

U-I-Diagramm (Kennlinie):
Qualitativ sieht der Anodenstrom in Abhängigkeit von der Gegenspannung so wie rechts gezeichnet aus. Der kleine negative Strom ist bei höheren Frequenzen bedingt durch Photoelektronen, die von reflektierten Strahlen am Anodenring ausgelöst werden.

Filter
Als Filter verwendet man Interferenzfilter, die nur das Licht je einer der typischen Quecksilberlinien durchlässt.

Es sind dies:

• ein Gelbfilter F₃ für 578 nm,
• ein Grünfilter F₂ für 546 nm und
• ein Blaufilter F₁ für 436 nm

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.

Auswertung:

• Man trägt die Ergebnisse für die drei Teilversuche in ein
  f-E_kin;el-Diagramm ein.
• Die Messpunkte liegen nahezu auf einer Geraden deren Steigung das plancksche Wirkungsquantum h ist und deren Energie-Achsenabschnitt die Austrittsarbeit W_A des Kathodenmaterials ist.

Hinweis:
In dem Frequenzbereich, in dem bei dem verwendeten Kathodenmaterial kein Photoeffekt auftritt, sollte die Gerade gestrichelt werden.

Das Plancksche Wirkungsquantum eine universelle Konstante
Führt man die Gegenfeldmethode mit verschiedenen Kathodenmaterialien durch, so zeigt sich z.B. für Cäsium (Cs), Natrium (Na), Magnesium (Mg), Zink (Zn) und Wolfram (W) das nebenstehend dargestellte Versuchsergebnis.

Aus dem Diagramm lernt man:

• Die Grenzfrequenz f_g und die Austrittsarbeit W_A hängen vom Kathodenmaterial ab.
• Die Steigung der Geraden und damit das Planckhsche Wirkungsquantum h ist materialunabhängig. Die Plancksche Konstante ist eine universelle Naturkonstante.