Physik Oberstufe/ Anhang/ Aufgaben und Übungen Quanten- und Atomphysik
Der photoelektrische Effekt
BearbeitenPhotozelle
BearbeitenEine Photozelle verwendet Silber als Kathodenmaterial. Die Austrittsarbeit beträgt . Welche maximale kinetische Energie haben die Photoelektronen bei UV-Licht ( )? Berechne die Grenzfrequenz und die Grenzwellenlänge .
← Photospannung und Wellenlänge
Auswertung Röntgenspektrum
BearbeitenBetrachte das mittels Bragg-Reflexion an einem LiF-Kristall aufgenommene Röntgenspektrum im Bild rechts. Für den Netzebenenabstand von LiF findet man in der Literatur: .
- Bestimme aus dem Spektrum die Beschleunigungsspannung , bei der die Röntgenröhre betrieben wurde.
Für die Photonenenergie der Kupfer -Linie findet man in der Literatur .
- Berechne die zugehörige Wellenlänge und den zu erwartenden Reflexionswinkel θ bei Bragg-Reflexion an LiF in 1. Ordnung. Vergleiche mit der Messung im Bild.
Für die kürzeste auftretende Wellenlänge findet man aus der Messung mit und unter Verwendung der Bragg-Bedingung:
Diese kürzeste Wellenlänge der Röntgenstrahlung wird emittiert, wenn die gesamte kinetische Energie eines Elektrons in ein Röntgenquant umgewandelt wird. Für die Beschleunigungsspannung der Röntgenröhre findet man also damit:
- .
- Berechne unter Verwendung des abgebildeten Termschemas die Wellenlänge für die -Linie sowie den bei Bragg-Reflexion an LiF in 1. Ordnung zu erwartenden Reflexionswinkel θ. Vergleiche mit dem gemessenen Spektrum.