Quantenphysik/ Photonen / Photoeffekt?
Quantenphysik
Ich stehe vor folgender Aufgabe. Bei der b habe ich gar keine Idee. Ansonsten habe ich die Aufgaben gelöst, allerdings weiß ich nicht, ob sie stimmen
Aufgabe: UV-Licht der Wellenlänge λ=300 nm tri auf eine Cäsiumschicht, deren Fläche A=1cm2 beträgt. Die Stärke der Bestrahlung beträgt 2,0 W/cmhoch2.
a) Berechnen Sie die Energie eines Photons.
Hier habe ich Eph= 6,62 *10hoch-19 J raus
b) Bestimmen Sie die Anzahl der Photonen, die jede Sekunde auf die bestrahlte Fläche auftreffen.
Hier habe ich erhlichgesagt keinen Ansatz . Eine Erkläreung mit Formel wäre sehr hilfreich. Ich bitte um einen verständlichen Rechenweg Danke:)
c) Berechnen Sie die maximale kinetsche Energie, die ein durch die Strahlung herausgelöstes Elektron besitzt. Geben Sie die Energie in J und in eV an.
also ich weiß, dass Ekin= h*f - Wa (Wa ist die Ausstritsarbeit und also fg*h)
da es sich um Cäsium handelt ist Wa ja bekannt (1,9eV Formelsammlung) und die Energie des Photons habe ich in Aufgabenteil a) bereits emittelt
Meine Rechnung : Ekin= 6,62*10hoch-19 J -1,9eV = 3,576*10hoch Minus 19 Joule.
ist das richtig?
d) Ermitteln Sie die maximale Gegenspannung, die das Elektron überwinden könnte.
Wahrscheinlich stimmt es nicht. Mein Ansatz: ich weiß aus c) die maximale kinetische Energie meines Photons (fall c stimmt)
Ekin= e* U EkinMAX= ->= 3,576*10hoch Minus 19 Joule. U= EkinMax/e =2,232 Volt ist das richtig?
1 Antwort
Hier habe ich Eph= 6,62 *10hoch-19 J raus.
Das ist schon mal richtig. Mehr kann ich heute nicht rechnen, morgen vielleicht. Die Energie eines Photons ist jetzt bekannt, auch die Zeit (1s), die Fläche ebenfalls und die Leistung pro Fläche. Ansatz N = E/t .
Das "N" hatte ich noch als antike Schreibweise für das Formelsymbol der Leistung im Hinterkopf. Richtig ist aktuell natürlich das "P".
Die Leistungsdichte ist gegeben mit 2 W/cm² und die Fläche A mit 1 cm². Also
P = P/A * A = 2 W/cm² * 1 cm² = 2 W
Dann ist die Zeit t gegeben, während der diese Leistung eingestrahlt wird.
E = P * t = 2 W * 1 s = 2 Ws = 2 J
Sein n die Anzahl der Photonen, dann gilt:
n * EPh = Eges
n = Eges/ EPh = 2 J/(6,62 * 10⁻¹⁹ J) = 3,02 * 10¹⁸ Photonen (pro Sekunde und cm²)
Erst ein Mal Vielen Dank für ihre Antwort. Ich hätte nur noch eine Frage zur Schreibweise der ersten Formel P=P/A *A. Ich dachte nämlich, dass P(Leistung) = I(Intensität) * A . Die Intensität wäre hier die "Bestrahlungsstärke" also 2 W. Wäre diese Formel P=I* A korrekt? P= 2 W/cm2 * 1cm2 = 2W . Ich wollte ebenfalls noch fragen, wie ich das In den SI Einheiten also m2 statt m2 schreiben würde. Bei mir kam nämlich etwas sehr schräges raus. Vielen Dank schon Mal:)
Ob das mit der "Strahlungdichte" formal korrekt ist oder ob man das anders formulieren soll, kann ich nicht mit Sicherheit sagen, da ich mit diesen Begriffen zu radiometrischen Größen nicht vertraut genug bin. Aber die Verwendung von Leistung/Fläche ist meines Wissen durchaus üblich und wird als Strahlungsintensität bezeichnet.
Ich würde das in diesem Fall nicht erst in m² umrechnen, da sich die Fläche ja auf den ersten Blick rauskürzt, aber es spricht natürlich nichts dagegen, es zu tun.
Okay, vielen Dank schon Mal. Wie kommst du auf diese Formel N=E/t . Ich dachte nämlich, dass 2W unsere Leistung ist. Als P=E/t wobei man hier die Anzahl nicht raus bekommt. Ich kenne allerding die Formel N=E/t nicht woher kommt sie?