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Alexander Fufaev

Austrittsarbeit berechnen bei gegebener Gegenspannung

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Deine Aufgabe ist...

Du willst Austrittsarbeit mithilfe der Gegenfeldmethode bestimmen. Dazu bestrahlst Du die Metallplatte mit blauem Licht der Frequenz 6.9·1014 Hz. Mit der Gegenfeldmethode bringst Du den Photostrom auf Ip = 0 A und misst dabei eine Gegenspannung UG = 0.59 V.

Wie groß ist die Austrittsarbeit W der Metallplatte?

Lösungstipps

Nutze die Formel für den Photoeffekt: \[ h \, f ~=~ e \, U_{\text G} ~+~ W \]

Lösung anzeigen

Benutze die Energiebilanz, bei der die Gesamtenergie \( h \, f \) von dem Photon stammt und auf das Elektron übertragen wurde, wobei ein Teil davon, nämlich \( W_{\text A} \), zum Herauslösen des Elektrons verwendet wurde: 1 \[ h \, f ~=~ e \, U_{\text G} ~+~ W \]

Forme die Gleichung 1 nach der gesuchten Austrittsarbeit um: 2 \[ W_{\text A} ~=~ h \, f ~-~ e \, U_{\text G} \]

Setze Lichtfrequenz \( f \), Gegenspannung \( U_{\text G} \) und die Naturkonstanten h = 6.626·10-34 Js und e = 1.6·10-19 C ein, um die Austrittsarbeit konkret auszurechnen: 3 \[ W_{\text A} ~=~ 6.626 * 10^{-34} \, \text{Js} ~*~ 6.9 * 10^{14} \, \text{Hz} ~-~ 1.602*10^{-19} \, \text{C} ~*~ 0.59 \, \text{V} ~=~ 3.626 * 10^{-19} \, \text{J} \]

Oder in Elektronenvolt angegeben: 4 \[ W ~=~ \frac{ 3.626 * 10^{-19} \, \text{J} }{ 1.602*10^{-19} \, \text{C} } ~=~ 2.26 \, \text{eV} \]

Das wäre die Austrittsarbeit, welche von Photonen überwunden werden muss! Das Photon muss also mindestens diese Energie aufweisen, um ein Elektron herauszulösen!

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