phüsick!

[melody]

alle paar monate schreib ich ne physik klausur, und jedes mal das gleiche... ich hänge fest!
Thema: Quantenphysik, Photoeffekt und son Kram

Aufgabe:
a)Welche Spannung kann gemessen werden, wenn eine Kaliumplatte mit Licht der Wellenlänge lamda=350nm bestrahlt wird? Die Arbeit an den Elektronen zum Verlassen des Kaliums beträgt dabei W=3,6 * 10^(-19) J
b) Die Kaliumplatte hat eine Fläche von 1,0 cm². Die Bestrahlungsstärke beträgt 2,0 W/m². Im Mittel ist unter 4*10^7 Photonen eines, das ein Elektron auslösen kann. Wie viel Elektronen werden pro Sekunde abgelöst?

Also a) konnt ich ja noch rechnen und hab auch ein normales Ergebnis für die Spannung erhalten. Das Problem liegt bei b). Ich weiß einfach nicht was ich mit "Bestrahlungsstärke" anfangen soll!

Wer kann helfen?
danke!

[Steffen M.]

Aufgabe:
a)Welche Spannung kann gemessen werden, wenn eine Kaliumplatte mit Licht der Wellenlänge lamda=350nm bestrahlt wird? Die Arbeit an den Elektronen zum Verlassen des Kaliums beträgt dabei W=3,6 * 10^(-19) J
b) Die Kaliumplatte hat eine Fläche von 1,0 cm². Die Bestrahlungsstärke beträgt 2,0 W/m². Im Mittel ist unter 4*10^7 Photonen eines, das ein Elektron auslösen kann. Wie viel Elektronen werden pro Sekunde abgelöst?

Also a) konnt ich ja noch rechnen und hab auch ein normales Ergebnis für die Spannung erhalten. Das Problem liegt bei b). Ich weiß einfach nicht was ich mit "Bestrahlungsstärke" anfangen soll!

Ich versuch's mal grob (bitte nachrechnen, ist alles schon einige Jahre her, dass ich das hatte):

Die Bestrahlungsstärke ist einfach die Energie, die in Form von Licht pro Zeit und pro Fläche von Deiner Lichtquelle ausgeht. Hier sind das 2 Watt pro Quadratmeter, also 2 Joule pro Sekunde und pro Quadratmeter. Die Lichtquelle sendet 2 Watt pro Quadratmeter an "Photonenenergie" aus. Dein Detektor ist aber nur 1,0 cm^2 groß. Also registrierst Du nur 1/10000 davon. Also 2/10000 Watt treffen auf Deinen Detektor.

Die Energie eines einzelnen Photons beträgt E = h * f. Du kennst die Wellenlänge (350 nm), dann beträgt die Frequenz (im Vakuum, d.h. c = 3*10^8 m/s) 8,5 * 10^14 Hz. Für die Energie eines Photons ergibt sich dann: 0,568 * 10^-18 Joule.

Du kannst jetzt ausrechnen, wie viele Photonen pro Sekunde auf die Detektorplatte treffen. Denn es treffen 2/10000 Watt = 2/10000 Joule/Sekunde auf. Jedes Photon bringt 0,568 * 10^-18 Joule mit. Pro Sekunde müssen also auf den Detektor 3,52 * 10^14 Photonen treffen. Allerdings löst nicht jedes dieser Photonen ein Elektron aus. Nur eines von 4*10^7 Photonen macht dies. Also dividierst Du die Zahl der pro Sekunden auftreffenden Photonen noch durch 4*10^7, dann sind es 8,8*10^7 Photonen pro Sekunde, die ein Elektron auslösen. Also 8,8*10^7 Elektronen pro Sekunde.

Ich hoffe, dass ich mich auf die Schnelle nicht verrechnet habe, aber so müsste zumindest der Weg gehen.

Für die Aufgabe a) bekomme ich als Ergebnis für die Energie der Elektronen 0,208*10^-18 Joule, das dürfte dann eine Spannung von 1,30 Volt ausmachen.

HTH!

Viel Erfolg bei Deiner Physikklausur,

Steffen

[melody]

ah, das leuchtet mir ein!
Grandios!
vielen Dank!

[dorkey]

steffen ist ein könig.