Übungsblatt 9 MST

MST Physik
Übungen zur Physik I
Übungsblatt 9
Aufgabe 1: Glühemission und Photoeffekt
Eine Glühkathode aus Wolfram erzeugt bei 1000 V einen Strom von 2,5 mA (Austrittsarbeit von
4,5 eV).
a) Wie groß sind die Energie und die Geschwindigkeit der Elektronen?
b) Wie viele Elektronen pro Sekunde treten aus?
c) Welche Wellenlänge muss die Strahlung haben, um die Elektronen gleicher Energie durch
Photoemission zu erzeugen?
d) Wie groß ist die Grenzwellenlänge der Photoelektronen (Austrittsarbeit = 1,9 eV).
Aufgabe 2: Wasserstoffatom, Bohr’sches Atommodell
a) Mit welcher Kraft ziehen sich Elektron und Proton im Wasserstoffatom an?
b) Welche Gravitationskraft wirkt im H-Atom?
c) Wie groß ist die Ionisierungsenergie?
d) Wie lautet die BALMER-Serie?
Aufgabe 3: Röntgenstrahlung, Bragg Reflexion
Auf die Würfelfläche eines Natriumchlorid-Kristalles fallen Röntgenstrahlen
der Wellenlänge l = 1,54 ·10-10 m (Ka – Linie von Kupfer). Unter welchen drei kleinsten Winkeln q
treten Intensitätsmaxima des reflektierten Strahls auf, wenn der Abstand zweier Gitternetzebenen
d = 2,814 ·10-10 m beträgt?
Aufgabe 4:
Eine Photozelle spricht bei einer einfallenden Leistung von 10-18 W gerade noch an. Wie viele
Photonen der grünen Hg-Linie (f=5,49 1014Hz) fallen dann pro Sekunde auf die Photodiode?
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Aufgabe 5:
Die Austrittsarbeit von Kalium beträgt 2,0 eV. Ultraviolettes Licht der Wellenlänge 350 nm fällt auf
eine Kaliumoberfläche.
a) Wie groß ist die Maximalenergie der (austretenden) Photoelektronen in eV?
Hinweis: 1 eV = 1,602·10-19 J. Die Plancksche Konstante beträgt h = 6,63·10-34 Js.
b) Bestimmen Sie die Frequenz und Wellenlänge eines Photons (Lichtquant) der Energie 300 eV.
c) Bestimmen Sie die Energie eines Photons mit der Wellenlänge 350 nm.
Aufgabe 6:
Eine Photokathode aus Caesium habe die Austrittsarbeit Waus. Sie wird mit Natrium-Licht der
Frequenz f bestrahlt.( Waus = 1,93 eV; f = 5,1·1014 Hz)
Welche Gegenspannung U muss an die Anode der Photozelle angelegt werden, damit der
Photostrom gerade verschwindet?
Aufgabe 7:
Aus einer Silberfläche, die durch Licht der Wellenlänge l = 1500·10-10 m beleuchtet wird, werden
Photoelektronen ausgelöst.
Wie groß ist ihre Geschwindigkeit, wenn vorausgesetzt werden kann, dass bei Silber der
photoelektrische Effekt erst unterhalb der Wellenlänge 2600·10-10 m einsetzt?
Aufgabe 8:
Die Frequenzschwelle für Photoemission aus Kupfer beträgt 1,1·1015 Hz.
Welche Maximalenergie haben die Photoelektronen (in Joule und Elektronenvolt), wenn Licht der
Frequenz 1,5·1015 Hz auf eine Kupferoberfläche gestrahlt wird?
(h = 6,63×10-34 Js, 1 eV = 1,602×10-19 J)
Aufgabe 9:
Eine Linie der Balmerserie besitzt die Wellenlänge 486,1 nm. Von welchem Energieniveau erfolgte
der Übergang und wie groß ist die Energiedifferenz zwischen beiden Niveaus?
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