1. Qualitativer Versuch
Aufbau und Durchführung
Die Kathode einer Photozelle wird über ein hochohmiges Voltmeter mit der Anode verbunden. Die Kathode wird mit intensivem monochromatischem Licht bestrahlt, das man durch eine Quecksilberhöchstdrucklampe und ein zur Lampe passendes Filter erhält.
Damit die Anode der Photozelle nicht direkt beleuchtet wird, stellt man vor die Photozelle eine kreisförmige Blende.
Beobachtung
Die Animation in Abb. 2 zeigt schematisch den Aufbau, die Durchführung und die (qualitativen) Beobachtungen des Versuchs zur selbstaufbauenden Photospannung.
Auswertung
Aufgabe
Erläutere die qualitativen Beobachtungen, die du in der Animation in Abb. 2 machen kannst.
2. Quantitativer Versuch
Aufbau und Durchführung
Die Kathode einer Vakuum-Fotozelle wird über einen Elektrometerverstärker, der die Spannung gegenüber der Anode misst, ohne dass Ladung von der Kathode abfließt, mit der Anode verbunden. Die Anode wird mit intensivem monochromatischem Licht bestrahlt, das man durch eine Quecksilberhöchstdrucklampe und zur Lampe passende monochromatische Filter erhält. Dies gestattet, das Plancksche Wirkungsquantum direkt mit diesem Versuch zu bestimmen.
Mit dem Samt deckt man während der Messung die Fotozelle ab, um Fehler durch Fremdlicht zu vermeiden.
Beobachtung
Wir erhalten folgende Messwerte:
Farbe | gelb | grün | blau |
Wellenlänge \(\lambda\;\rm{in}\;\rm{nm}\) | \(578\) | \(546\) | \(436\) |
Frequenz \(f\;\rm{in}\;10^{14}\,\rm{Hz}\) | \(5{,}19\) | \(5{,}49\) | \(6{,}88\) |
Spannung \(U\;\rm{in}\;\rm{V}\) | \(0{,}50\) | \(0{,}63\) | \(1{,}20\) |
Maximale kinetische Energie \(E_{\rm{kin,e}}\) der Photoelektronen \(\rm{in}\;\rm{eV}\) | \(0{,}50\) | \(0{,}63\) | \(1{,}20\) |
Auswertung
Aufgabe
Zeichne ein \(f\)-\(U\)-Diagramm.
Bestimme das PLANCKsche Wirkungsquantum \(h\).
Bestimme die Austrittsarbeit \(W_{\rm{A}}\) und die Grenzfrequenz \(f_{\rm{G}}\).