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Atombau

Äußerer Photoeffekt

Die folgende Abbildung zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Experimentes zum Nachweis des äußeren Photoeffekts:

Abb.1
Äußerer Photoeffekt

Zwischen Kathode und Anode wird eine variable Gleichspannung angelegt; die Kathode wird mit monochromatischem Licht bestrahlt. Im Diagramm rechts ist die negative Bremsspannung, bei der der Strom gerade verschwindet, gegen die Frequenz des eingestrahlten Lichts aufgetragen.

In der obigen Anordnung wird die Kathode aus Metall mit monochromatischem Licht bestrahlt, wobei Elektronen aus der Oberfläche des Metalls emittiert werden können. Zwischen Kathode und Anode wird eine Spannung angelegt, gegen die die ausgelösten Elektronen anlaufen müssen. Regelt man diese so ein, dass der Strom gerade verschwindet, kann man daraus deren Energie bestimmen. Man erhält das überraschende Ergebnis, dass die kinetische Energie der Elektronen nur von der Frequenz bzw. Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes abhängt, nicht aber von dessen Intensität. Dieses Verhalten ist klassisch nicht verständlich und weist auf die quantenhafte Natur des Lichtes hin (Quant, Photon). Als Ergebnis erhält man das obige Diagramm, aus dem man das Planck'sche Wirkungsquantum h bestimmen kann.

T e = e U = h ν E A

Hier ist T e die kinetische Energie der Elektronen, U die angelegte Spannung und E A   die Austrittsarbeit für die Elektronen aus der Metalloberfläche. Aus der Steigung der Geraden im Diagramm ergibt sich somit h .

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