Exercise:
Eine Kaliumphotozelle Austrittsarbeit .eV Grenzfrequenz .eHz wird zum Aufladen eines Kondensators der Kapazität nF verwet. Die Bestrahlung der Fotokathode mit Licht nm bewirkt keine Aufladung des Kondensators auch wenn die Bestrahlungsstärke erhöht wird. Wird dagegen Licht der Wellenlänge nm verwet lädt sich der Kondensator merklich auf. abclist abc Erkläre diesen Sachverhalt. abclist Im folgen wird Licht der Wellenlänge nm verwet. abclist setcounterabc abc Berechne die maximal erreichbare Ladung des Kondensators. Erinnerung: Der Zusammenhang zwischen Ladung und Kapazität ist QCU. abc Bei einer auftreffen Lichtleistung von .mW ist die anfängliche Ladestromstärke .A. Berechne damit das Verhältnis aus der Zahl N_rm Ph der pro Zeiteinheit auf die Kathode auftreffen Photonen und die Zahl N_rm e der anfänglich pro Zeiteinheit aus der Kathode ausgelösten Elektronen. abclist

Solution:
abclist abc Zur Auslösung von Elektronen aus der Kathode müssen die Photonen eine Wellenlänge besitzen die geringer ist als die Grenzwellenlänge des Kathodenmaterials. Die Grenzwellenlänge von Kalium ist bei der gegebenen Grenzfrequenz al lambda_rm G  fraccf_rm G fracemeterpersecond.eHz nm. Deshalb können Photonen mit nm keine Elektronen auslösen Photonen mit nm lösen jedoch Elektronen aus die sich zur Anode begeben und so eine Spannung aufbauen. abc Wir verwen die Einstein-Gleichung eU hf- W_rm A lösen sie nach U auf und setzen sie in Q CU ein: al Q fracCe qtyhfracclambda-W_rm A fracF.C qty.Js fracemeterpersecondm - . .CV .C. abc Die Anzahl der pro Zeiteinheit auf die Kathode auftreffen Photonen ist fracN_rm pht  fracPlambdahc die Anzahl der ausgelösten Elektronen fracN_rm et  fracI_e. Das Verhältnis der beiden ist damit al fracN_rm phN_rm e fracPlambdahc fraceI_ frac.W nm.Js emeterpersecond frac.C.A num.e abclist