P 61: Kennlinie einer Photozelle, aktualisiert

 8.10: Kennlinie einer Photozelle 

 

 Kennlinien geben den Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung U und den dadurch fließenden Strom I an.

Oft wird I gegen U aufgetragen.

Die Kennlinie einer Photozelle sieht so aus:

leifiphysik

 U ist die angelegte Spannung (positiv: sie unterstützt die innere Spannung der Photozelle). Ist U=0 V, so lässt der Photoeffekt trotzdem einen Strom fließen, der durch die kinetische Energie der Elektronen ermöglicht wird (Wert an der y-Achse).

Lege ich eine Spannung an, so beschleunige ich die Elektronen zusätzlich, der Strom steigt an.

Außerdem werden wirklich alle vom Licht freigesetzten Elektronen abgezogen.

Die Kurve sättigt aber, denn wenn das Licht nicht mehr Elektronen freisetzen kann, dann kann ich auch trotz angelegter Spannung nicht mehr Elektronen abziehen.

Um diese Kurve nach oben, also zu einer höheren Sättigungsstromstärke, zu verschieben, muss man die Lichtintensität erhöhen.

Bei der Gegenspannungsmethode haben wir eine anders herum gepolte Spannung angelegt. Die muss jetzt im negativen Bereich der x-Achse aufgetragen werden.

Sie sorgt bei Erhöhung zu einem schnellen Abfall des Stromes zum Wert 0.

Das sieht man in der folgenden Darstellung gut:

Universität Paderborn

Der linke Teil der Kurve wird durch die Frequenz bestimmt. Je höher die Frequenz des Lichtes ist, desto weiter nach links verläuft die Kurve, bevor sie auf Null geht.

Man sieht auch, dass das flache Auslaufen der Kennlinie nach links die Bestimmung der Spannung erschwert.

Das war Grundlage unserer h-Bestimmung.

Nun müssen wir erst mal ein philosophisches Fazit ziehen...und uns mehr mit der Natur der Photonen beschäftigen!

Die oft im Abitur abgefragten Aspekte sind farbig unterlegt.