Physik Oberstufe/ Anhang/ Aufgaben und Übungen Quanten- und Atomphysik

Der photoelektrische Effekt

Photozelle

Eine Photozelle verwendet Silber als Kathodenmaterial. Die Austrittsarbeit beträgt $W_{\mathrm{A}}=4.7\mathrm{e}\mathrm{V}$. Welche maximale kinetische Energie haben die Photoelektronen bei UV-Licht ($\lambda =100\mathrm{n}\mathrm{m}$)? Berechne die Grenzfrequenz $f_{\mathrm{g}\mathrm{r}}$ und die Grenzwellenlänge ${\lambda }_{\mathrm{g}\mathrm{r}}$. Vorlage:Klappbox

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Auswertung Röntgenspektrum

Spektrum einer Röntgenröhre mit Kupferanode. Auf dem kontinuierlichen Untergrund der Bremsstrahlung beobachtet man für das jeweilige Anodenmaterial charakteristische Linien hoher Intensität. Die horizontale Achse zeigt den Ablenkwinkel 2·θ nach Bragg-Reflexion an einem LiF-Kristall

Betrachte das mittels Bragg-Reflexion an einem LiF-Kristall aufgenommene Röntgenspektrum im Bild rechts. Für den Netzebenenabstand von LiF findet man in der Literatur: $d=201.4\mathrm{p}\mathrm{m}$.

• Bestimme aus dem Spektrum die Beschleunigungsspannung $U_{\mathrm{A}}$, bei der die Röntgenröhre betrieben wurde.

Für die Photonenenergie $W_{\mathrm{P}\mathrm{h}}$ der Kupfer $K_{\alpha }$-Linie findet man in der Literatur $W_{\mathrm{P}\mathrm{h}}\approx 8.04\mathrm{k}\mathrm{e}\mathrm{V}$.

• Berechne die zugehörige Wellenlänge und den zu erwartenden Reflexionswinkel θ bei Bragg-Reflexion an LiF in 1. Ordnung. Vergleiche mit der Messung im Bild.

Termschema für Kupfer. Eingezeichnet sind die Übergänge der $K_{\alpha }$- und $K_{\beta }$-Linien.

• Berechne unter Verwendung des abgebildeten Termschemas die Wellenlänge für die $K_{\beta }$-Linie sowie den bei Bragg-Reflexion an LiF in 1. Ordnung zu erwartenden Reflexionswinkel θ. Vergleiche mit dem gemessenen Spektrum.

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