P 58: Bestimmung des Wirkungsquantums h

 8.8 h-Bestimmung   

 

Die Plancksche Konstante h kann nur experimentell bestimmt werden. Es gibt viele Verfahren, von denen wir   einige besprechen werden, weil sie sehr gerne im Abitur vorkommen...

- Bestimmung durch Messen der Photospannung

- Gegenspannungsmethode

- Bestimmung über Startspannung von Dioden

- Bestimmung aus der Grenzwellenlänge von Röntgenstrahlen

....

8.8.1 h - Bestimmung durch Messen der Photospannung

Wir schreiben noch einmal Eninteins Gleichung auf:

E = h*f = Wkin + Wa

Wkin können wir aus der Photospannung berechnen: Wkin = e*U

Damit erhalten wir h*f = e*U + Wa

Da U die abhängige Größe ist, wird das auch gerne so geschrieben:

e*U = h*f - Wa

Wie sieht der Graph aus, wenn man die Photospannung U gegen die Frequenz f aufträgt?

U = h/e * f  - Wa/e

>>> Es ist eine Gerade mit der Steigung h/e  und dem y-Achsenabschnitt Wa/e.

qig.ifp Uni hannover

 Im Bild oben ist der y-Achsenabschnitt bei etwa -1,5 V, d.h. die Austrittsarbeit beträgt 1,5 eV.

Achtung: Manchmal ist es auch üblich, die kinetische Energie direkt in eV aufzutragen Dann muss nicht durch e geteilt werden und man erhält h direkt als Steigung (allerdings in eV*ec).

physikunterrichtonline.de

Macht euch auch bitte das Folgende klar:

Verschiedene Austrittsarbeiten:

Hat man Photozellen mit verschiedenem Kathodenmaterial, so unterscheiden sich die Austrittsarbeiten.

Die Geraden sind dann nur verschoben, aber alle parallel.

Begründet einmal warum!

Es hat was damit zu tun, dass h eine Naturkonstante ist!

qig.ifp Uni hannover

Durchführung  des Experimentes:

In den folgenden drei Filmen seht ihr die Aufnahme von drei Messwerten bei einer LED-Lampe.

 

 

 

 

 

(Im Unterricht werden wir eine UV-Lampe nehmen und somit auch einen vierten Messwert (UV) erhalten).

Aufgabe:

a) Zeichnet den Graphen U(f) und legt, so gut wie es geht, eine Gerade durch.

b) Bestimmt mit Hilfe des Graphen die Austrittsarbeit der Photokathode und die Plancksche Konstante h.

Dazu müsst ihr die Elementarladung e nachschlagen.

c) Eine nicht unübliche Variation im Abi ist, dass U(λ) gezeichnet werden soll:

U = h/e *c/λ - Wa/e   = h*c/e * 1/λ - Wa/e

Damit man wieder eine Gerade erhält, muss man U gegen 1/λ auftragen (Ihr kennt so ein Verfahren, wir haben es Linearisierung genannt). Die Steigung ist dann allerdings h*c/e.

Macht auch das einmal. Denkt vor allem an die Umrechnung der Wellenlänge in m.