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Photoeffekt / Fotozelle

Akustik At 1.1

7.2 Bestimung des Planckschen Wirkungsquantums nach der Direktmethode

Zwischen Anode und Katode wird keine Spannung gelegt. Die von der Katode durch das einfallende monochromatische Licht abgelösten Elektronen laden, soweit sie zur Anode gelangen, diese allmählich auf. Dadurch baut sich zwischen Anode und Katode von selbst eine Spannung (Gegenspannung) auf. Je größer die Gegenspannung ist, um so weniger Elektronen besitzen ausreichende Energie, um zur Anode gelangen zu können.

Die Spannung nimmt dann nicht mehr zu, wenn keine Elektronen mehr zur Anode gelangen können. Es stellt sich daher bei jeder Frequenz f in kurzer Zeit (Ladezeit) eine Grenzspannung U_G ein:

     e U_G = h f - W_A

Zur Spannungsmessung benötigt man ein hochohmiges (quasistatisches) Messsystem (Eingangswiderstand nicht unter 10¹⁴ Ohm).

Abb. 12

Die elektrische Schaltung ist in Abb. 12 dargestellt, den Versuchsaufbau siehe Menüpunkt vorherige Seite: 5. Aufbau, Abb. 9. Die Fotozelle wird mit Licht unterschiedlicher Frequenz beleuchtet, indem man die Interferenzfilter nacheinander in den Strahlengang setzt. Die sich jeweils einstellende Grenzspannung wird gemessen.

Unter Berücksichtigung der in der Tabelle in Versuchsabschnitt 7.1 angegebenen Frequenzwerte ergibt sich die in Abb. 13 dargestellte Gerade. Die Steigung beträgt im vorliegenden Messbeispiel       Hieraus errechnet sich das Plancksche Wirkungsquantum zu       Hinweis: Vor Aufnehmen jedes Messpunktes Anode ausheizen (siehe vorherige Seite Menüpunkt 4).

Abb. 13