Photoeffekt Spannung versuch?
Zurzeit behandeln wir den teilchencharkter des Lichts. Bei einem Experiment (gegenfeldmethode) zum Fotoeffekt haben wir die gegenspannung gemessen die nötig ist um die vom Licht gelösten Elektronen zu bremsen. Meine Frage ist nun: die Elektronen bewegen sich ja ( siehe Bild ) von der Kathode zur ringanode. An der Anode liegt aber der Minuspol der spannungsquelle an und an der Kathode der Pluspol. Wenn nun aber mehr Elektronen zur Anode kommen( zum Zeitpunkt wo die gegenspannung noch nicht groß genung ist) dann müsste sich doch die Spannung verändern oder nicht weil auf der Seite vom Pluspol werden Elektronen abgezogen und auf der Seite vom Minuspol kommen welche hinzu. Aber eigentlich ist dass ja im Stromkreis andersherum dass die Elektronen von minus nach plus fließen, wie soll man das hier verstehen?
3 Antworten
Die technische Stromrichtung verläuft von Plus nach Minus, weil man früher glaubte, die Elektronen seien positiv. Die negativen Elektronen fließen jedoch umgekehrt von Minus nach Plus.
Die negativen Elektronen werden durch Photonen aus der Kathode herausgeschlagen und wandern zur Anode. Dadurch wird die Kathode positiv und die Anode negativ. Über den angebrachten Leiter fließen die Elektronen nun von der negativen Anode (Elektronenüberschuss) wieder zur positiven Kathode (in der Skizze als Fotostrom bezeichnet).
Ergänzung: Die im Stromkreis liegende Spannungsquelle wirkt dem aus der Fotozelle kommenden Elektronenfluss entgegen, sodass sich dieser durch genaues Regulieren stoppen lässt.
Nein, die Spannungsquelle drückt die Elektronen mit ihrem negativen Pol wieder zur Anode zurück, dadurch stoppt der Fluss.
Ja aber es kommen ja immer mehr Elektronen an der Anode an was passiert denn wenn die Spannung da ist aber nicht stark genung um den Strom zu stoppen? Irgendwo her muss der Strom dann ja am Pluspol herkommen?
Nein, so wie die Energie der Photonen Elektronen herausschlägt, werden die Elektronen durch die Energie der Spannungsquelle wieder zurückgedrückt. Es entstehen nicht immer mehr Elektronen.
Es entstehen nicht mehr aber es kommen welche bei der Anode an. Und dann hat man dort mehr Ladungen und immer weniger an der Kathode wie wird das dann ausgeglichen?
Es sind immer die gleichen Elektronen, die von der Kathode zur Anode wechseln. Da sie ständig von der Gegenspannung der Spannungsquelle wieder zurückgedrückt werden, kommen sie gar nicht bei der Anode an. Der Elektronenfluss gesamthaft wird ja durch die Gegenspannung kompensiert, somit ist er in der Schwebe und steht still.
Solange die Elektronen in der Fotozelle durch die Gegenspannung quasi stillstehen, ist es den Photonen gar nicht möglich, weitere Elektronen aus der Kathode herauszuschlagen, die Energie der Photonen wird durch die Gegenspannung kompensiert.
Ja das stimmt aber was wenn die gegenspannung da ist aber nicht ausreicht um die elektronen abzubremsen dann kommen doch auch Elektronen an der andode an. Und dann kommen da immer mehr an wie wirkt sich das dann auf die Spannung aus?
Wenn die Gegenspannung kleiner ist, d.h. zur Kompensation nicht ausreicht, fließen die Elektronen natürlich, von der Anode über den Leiter, über die Spannungsquelle (weil die Gegenspannung ja kleiner ist) und über das Amperemeter zur Kathode.
Aber wie können die einfach durch die spannungsquelle durchfließen?
Eine spannungsquelle sorgt doch für eine ladungstrennung. Die Ladungen kommen am Pluspol an wenn sie durch einen Stromkreis geflossen sind und die Quelle „pumpt“ sie dann wieder zum Minuspol.
Hier würden die Elektronen die bei der Anode ankommen ja genau das Gegenteil machen wie ist das zu verstehen?
Weil die Spannung aus der Fotozelle umgekehrt und grösser ist, als die der Spannungsquelle, fließen die Elektronen eben anders herum durch die Spannungsquelle. Die Spannungsquelle vermag wegen ihrer schwächeren Spannung die Ladungen nicht mehr von Plus nach Minus zu befördern.
Wie genau meinst du das mit sie vermag die Ladungen nicht mehr von plus nach minus befördern? Aber irgendwie muss die Spannung doch konstant gehalten werden
Die Spannung wird bei der Gegenfeldmethode durch die Spannungsquelle eingestellt und ändert sich nicht, wenn mehr Elektrinen bei der Anode ankommen. Die Elektronen besitzen durch das Licht kinetische Energie, wodurch sie trotz Gegenspannung zur Anode gelangen, solange diese noch nicht zu groß ist.
Die Gegenspannung wird erhöht, bis keine Elektronen mehr an der Anode ankommen - also bis der Fotostrom gerade auf Null zurückgeht. So kann die kinetische Energie der schnellsten Fotoelektronen ermittelt werden, was das Ziel dieser Methode ist.
Aber warum ändert sich die Spannung nicht ? Was machen die Elektronen wenn sie an der Anode ankommen?
Sie fließen ab - es gibt schließlich einen geschlossenen Stromkreis. Dadurch kommt ja der Fotostrom zustande. Eine Spannungsquelle hat die Aufgabe, die eingestellt Spannung zu halten. Wenn Strom fließt, sorgt sie dafür, dass Elektronen verschoben werden, so dass die Spannung konstant bleibt.
- https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromrichtung
- also in der Tat hat man am Minus-Pol der Spannungsquelle mehr Elektronen als an deren Plus-Pol...
- die vom Licht heraus gelösten Elektronen haben wohl eine kinetische Energie, durch die sie sich einer hinreichend niedrigen Gegenspannung widersetzen können...
- https://www.leifiphysik.de/quantenphysik/quantenobjekt-photon/versuche/gegenfeldmethode
Ja aber die Elektronen kommen ja an der Anode an und da liegt ja der Minuspol dh die spannungsquelle müsste sie ja zum Pluspol bringen aber wie?