Physik Forum

[Kamran]

ich hab hier 2 aufgaben zum thema bestrahlungsstärke und photoeffekt.
ich habe ejtzt seit weit über 3 stunden hin und her probiert und komme zu keinem schlüssigen ergebnis, mir fehlen einfach werte... aber naja vlt kann mir hier jemand helfen.

Aufgabe 1.

Das Auge nimmt bei Lambda = 600nm gerade noch die bestrahlungsstärke S = 10^(-10) W/m² wahr. Wie viele Photonen treffen je Sekunde die Pupillenöffnung ( d= 6mm)?


Aufgabe 2.

Licht der Bestrahlungsstärke S= 1,37kW/m² (Lambda = 400nm) fällt senkrecht auf ein Metall Wa (Ablösearbeit) = 2eV. Wie viele Photoelektronen werden bei der Quantenausbeute eta = 0,1% freigesetzt? Welche Energie führen sie in 1s ab?


Also ich hab zu Aufgabe 1 folgendes überlegt.

Für mich gibt es nur zwei Zusammenhänge mit der Anzahl der Photonen.
1. Über die Helligkeit, je heller, desto mehr Photonen
2. Über die Stromstärke, Anzah Photoelektronen + Quantenausbeute

Dazu is mir nix gegeben, ich habe einfach mal mit den mir bekannten formeln rumprobiert und bin dazu gekommen.

S= P/A => P= S*A => P= S * 1/4 * Pi * d²
(weil Pupille ein kreis mit dem durchmesser d ist)

git aber auch die Formel

P= W/t

also setze ich gleich

1/4 * S * Pi * d² = W/t

ich kenne alles außer W und t, wenn ich aber die Anzahl der Elektronen pro sekunde habe, kann ich t = 1s setzen und nach der einzigen unbekannten umformen, also nach W.

W= 1/4 * S * Pi * d² * t

wenn ich werte einsetze erhalte ich für W

W= 2,827^(-14)J

jetzt hab ich die Arbeit aber das bringt mir nichts, könnte die Lichtleistung noch berechnen, aber würde mir auch nix bringen. Habe bei meiner Rechnung aber auch noch Lambda nicht beachtet.



Zu Aufgabe 2 habe ich keinerlei ansatz, habe zwar f, fgrenz, W und Wmax berechnet, aber davon hab ich noch nichts gehabt.


Also ich bin mit meinem Latein am Ende und wäre echt dankbar für jeden Denkanstoß....

[Andie]

Hi,
die Arbeit hast du ja schon ausgerechnet, jetzt musst du nur noch durch die Arbeit teilen, die ein Photon verrichtet. Diese ist das Produkt aus dem Plankschen Wirkungsquantum h, und der Frequenz f. Die Frequenz wiederum erhältst du, wenn du die Lichtgeschwindigkeit c durch die Wellenlänge lambda teilst.
Zu Aufgabe 2:
Die Leistung muss man mit 1s Multiplizieren, dann hat man die Arbeit. Die Quantenausbeute gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit der Photoeffekt eintritt. Somit muss man die Quantenausbeute mit der Arbeit multiplizieren, dann hat man die Energie, die in einer Sekunde abgeführt wird. Und dieses Produkt muss dann durch die Arbeit dividieren, die nötig ist, um ein Elektron herauszulösen.
Das wären jetzt meine Lösungsansätze, die ich mir so spontan überlegt habe, ob sie stimmen kann ich leider nicht 100%ig sagen.