Äußerer Photoeffekt (qualitativ)
Aufgabenstellung
Beim äußeren Photoeffekt trifft Licht auf eine Metallplatte und löst Elektronen aus dieser Platte heraus. Welche der folgenden Aussagen zu diesem Effekt sind richtig?
| Aussage | Richtig | Falsch |
|---|---|---|
| Um Elektronen aus der Metallplatte freizusetzen, muss deren Austrittsarbeit überwunden werden. | ||
| Es werden nur Elektronen aus den höchsten besetzten Energieniveaus freigesetzt. | ||
| Der Effekt tritt nur auf, wenn die Platte mit einer sehr hohen Lichtintensität bestrahlt wird. | ||
| Der Effekt tritt nur bei hinreichend kleinen Wellenlängen des bestrahlenden Lichts auf. | ||
| Ein Elektron nimmt stets nur die Energie eines Photons auf. Reicht dessen Energie nicht zur Freisetzung, so bleibt das Elektron in der Platte gebunden. | ||
| Wird ein Elektron aus der Platte freigesetzt, so besitzt es eine kinetische Energie, die der Differenz zwischen der Energie des eintreffenden Photons und der Bindungsenergie die Elektrons entspricht. |
Lösung
- Um Elektronen aus der Metallplatte freizusetzen, muss deren Austrittsarbeit überwunden werden.
- Richtig: Als Austrittsarbeit wird die Energiebarriere bezeichnet, mit der Elektronen in der Platte gebunden sind.
- Es werden nur Elektronen aus den höchsten besetzten Energieniveaus freigesetzt.
- Richtig: Um Elektronen aus tieferen Energieniveaus freizusetzen, würden deutlich höhere Energien benötigt, als durch Licht übertragen werden können.
- Der Effekt tritt nur auf, wenn die Platte mit einer sehr hohen Lichtintensität bestrahlt wird.
- Falsch: Der Energieübertrag auf die Elektronen wird nicht durch die Intensität des Lichts bestimmt. Eine höhere Intensität erhöht zwar die Rate an freigesetzten Elektronen pro Zeiteinheit, ist jedoch nicht Voraussetzung für diesen Effekt.
- Der Effekt tritt nur bei hinreichend kleinen Wellenlängen des bestrahlenden Lichts auf.
- Richtig: Die Energie eines Photons ist umgekehrt proportional zu dessen Wellenlänge.
- Ein Elektron nimmt stets nur die Energie eines Photons auf. Reicht dessen Energie nicht zur Freisetzung, so bleibt das Elektron in der Platte gebunden.
- Richtig: Die gebundenen Elektronen können nicht die Energie mehrerer Photonen kumulieren.
- Wird ein Elektron aus der Platte freigesetzt, so besitzt es eine kinetische Energie, die der Differenz zwischen der Energie des eintreffenden Photons und der Bindungsenergie die Elektrons entspricht.
- Richtig: Die „überschüssige“ Energie des Photons geht in die Bewegungsenergie des freigesetzten Elektrons über. Da die kinetische Energie nicht gequantelt ist, können hier beliebige Energiebeträge aufgenommen werden.