Aufgabensammlung Experimentalphysik

Äußerer Photoeffekt

Aufgabenstellung

Eine negativ geladene Zinkplatte soll durch den äußeren Photoeffekt entladen werden. Welche Wellenlänge darf das dabei zur Bestrahlung eingesetzte Licht höchstens haben, damit dieser Effekt auftreten kann? Die Austrittsarbeit von Zink beträgt $W_\mathrm A=4{,}34~\mathrm{eV}$.

Lösung

Eine Entladung durch den äußeren Photoeffekt tritt auf, wenn die Photonenenergie die Austrittsarbeit erreicht oder übersteigt: $E_\mathrm{Ph}\ge W_\mathrm A$. Für die minimale Photonenenergie bedeutet das:

$E_\mathrm{Ph,min}=\frac{hc}{\lambda_\mathrm{max}}=W_\mathrm A \, .$

Für die maximale Wellenlänge des bestrahlenden Lichts folgt daraus

$\lambda_\mathrm{max}=\frac{hc}{W_\mathrm A}= \frac{4{,}136\cdot 10^{-15}~\mathrm{eVs}\cdot 3\cdot 10^8~\frac{\mathrm m}{\mathrm s}}{4{,}34~\mathrm{eV}} =286~\mathrm{nm} \, .$