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Photoeffekt / Fotozelle Logo des Labors für Physik und Didaktik Akustik

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7.3 Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums nach der Gegenfeld-Gleichstrommethode

Abbildung 14
Abb. 14		     An die Anode der Fotozelle wird gegenüber der Katode ein negatives, variables Potential gelegt. Durch Messung des Katodenstromes wird für verschiedenen Frequenzen monochromatischen Lichtes die Grenzspannung UG ermittelt. Die elektrische Schaltung ist in Abb. 14 dargestellt.

In diesem Versuch wird zur Erzeugung der Gegenspannung eine 1,5-Bgtterie benutzt die in das Batteriefach auf der Rückseite der Schaltplatte einzusetzen ist (Alternativen: Netzgerät universal, Netzgerät für Halbleiter, Netzgerät geregelt).
Abbildung 15a
Abb. 15a 		       Die Fotozelle wird mit Licht unterschiedlicher Frequenz beleuchtet, indem man die Interferenzfilter nacheinander in den Strahlengang setzt (s. Abschnitt 7.1). Bei jeder Spektralfarbe wird die Gegenspannung U am Potentiometer schrittweise verändert, die zugehörigen Katodenströme werden mit dem Gleichstrommessverstärker in Verbindung mit dem Drehspulinstrument gemessen. Es ergibt sich für das Licht der Quecksilberdampf-Höchstdrucklampe (einschließlich des Filtersatzes) die in den Abb. 15a und 15b dargestellte Kurvenschar.        Abblidung 15b
Abb. 15b

Im vorliegenden Versuchsbeispiel werden die Fotoströme bei folgenden Gegenspannungen zu Null:

  gelb grün blau violett ultraviolett
519 549 688 746 814
0,28 0,40 1,05 1,22 1,45

Der Zusammenhang zwischen Grenzspannung UG und Frequenz f entspricht wieder Abb. 13 (s. vorherige Seite, Versuch 7.2). Aus der Steigung der sich ergebenden Geraden kann wie oben ausgeführt das Plancksche Wirkungsquantum berechnet werden.

Hinweis:
Da die Anode, wenn auch in bedeutend geringerem Maße als die Katode, ebenfalls Elektronen emittiert, erhält man bei größeren Gegenspannungen als den Grenzspannungen U, mehr oder weniger starke Ströme in entgegengesetzter Richtung (von der Anode zur Katode). Diese Ströme können durch Ausheizen der Anode weitgehend unterdrückt werden (s. vorherige Seite, Menüpukt 4).

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