sung „Physikalische Chemie PC0“ Kapitel 3

Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Vorlesung „Physikalische Chemie PC0“
Kapitel 3
Aufgabe 1:
Damit beim photoelektrischen Effekt Elektronen aus einem Material herausgelöst werden, muss
1. die Intensität des eingestrahlten Lichts über einer
materialspezifischen Schwelle liegen.
2. die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts über einer
materialspezifischen Schwelle liegen.
3. die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts unterhalb einer
materialspezifischen Schwelle liegen.
4. die Bestrahlungsdauer mit Licht hinreichend lang sein.
5. die Frequenz des eingestrahlten Lichts über einer
materialspezifischen Schwelle liegen.
6. das Licht senkrecht zur Oberfläche eingestrahlt werden.
Aufgabe 2:
Unter geeigneten Bedingungen zeigen sich Welleneigenschaften
1.
2.
3.
4.
5.
nur bei Photonen.
nur bei Photonen und Elektronen.
nur bei Elektronen und Protonen.
nur bei Photonen und Protonen.
bei Photonen, Elektronen und Protonen.
Aufgabe 3:
Die Wellenlänge eines Elektrons ist abhängig von
1.
2.
3.
4.
5.
der Frequenz und der Masse.
der Masse und der Geschwindigkeit
nur von der Geschwindigkeit.
nur von der Ruhemasse.
der Masse und der Ladung.
1
Aufgabe 4:
Ein Protonenstrahl wird in einem elektrischen Feld mit einer Potentialdifferenz von 5 V und 50V beschleunigt. Berechne jeweils für ein Proton
a)
b)
c)
d)
die kinetische Energie in Joule.
die Geschwindigkeit.
den Impuls.
die Wellenlänge.
Lösung: Für die kinetische Energie sich mit der Ladung des Protons (q
= 1, 602 · 10−19 C):
Ekin = q · ΔU = 1,602 · 10−19C · 50V = 8,01 · 10−18J
Somit folgt mit Ekin = 1/2mυ2 für die Geschwindigkeit des Protons:
υ=eEkinm=2·8,01·10-18J1,76·10-27kg=9,79·104ms
Der zugehörige Impuls beträgt:
p=m·υ=1,67·10-27kg·9,79·104ms=1,63·10-22kg·ms
Die Wellenlänge ergibt sich aus der Beziehung
λ=hp=6,626·10-34J·s1.63·10-22kg·ms=4,07·10-12m=4,07pm
Analog Berechnugn für 5 V Beschleunigungsspannung.
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