11 Artikel in dieser Kategorie  [weiter>]  [Letztes>>]
Experimentiergerät zum photoelektrischen EffektExperimentiergerät zum photoelektrischen EffektExperimentiergerät zum photoelektrischen EffektExperimentiergerät zum photoelektrischen EffektExperimentiergerät zum photoelektrischen EffektExperimentiergerät zum photoelektrischen EffektExperimentiergerät zum photoelektrischen Effekt

Experimentiergerät zum photoelektrischen Effekt

Experimentiergerät zum photoelektrischen Versuch
Ermittlung der Planck-Konstante mit einer Genauigkeit von 5%
Komfortable Durchführung durch eingebauten Filter- und Blendendrehring

Der äußere photoelektrische Effekt:
Behandelt das Freisetzen elektrisch geladener Teilchen aus einem Material, wenn dieses von elektromagnetischer Strahlung (Licht oder Ultraviolettstrahlung) getroffen wird. Der Effekt wurde 1886 von Heinrich Hertz erstmalig beobachtet und von Friedrich Hallwachs untersucht. Metalle geben im negativ geladenen Zustand Elektronen ab, wenn die Oberfläche durch Licht bestrahlt wird. Die von den Elektronen aufgenommene Energie ist abhängig von der Wellenlänge, nicht von der Intensität. Dieser Effekt widerspricht dem damaligen Energieverständnis der Wellentheorie. Albert Einsteins Beschreibung des Lichtes durch Lichtquanten konnte 1905 den Effekt erklären. Er argumentierte, dass man sich Licht als einen Strom von Partikeln (Photonen) vorstellen muss, welche jedes für sich mit den Elektronen im Metall interagieren und eine Energie proportional zu deren Frequenz haben.
Die konzeptionelle Einfachheit des photoelektrischen Effektes und der Erklärung der Quanten durch Einstein prädestinieren den Versuch zum Einsatz im experimentellen Unterricht.
Die Versuchsanordnung liefert mit Hilfe der Quantenphänomene einen klaren, verständlichen Beweis der Unzulänglichkeiten der klassischen Physik. Auch kann damit eine genaue Messung der Planck'schen Konstante erfolgen.
Die Probleme des klassischen Ansatzes:
Beim herkömmlichen Experiment regt Licht die Emission von Elektronen aus der Kathode einer Röhre an und diese Photoelektronen fließen zur Anode. Anschließend wird eine Gegenspannung zwischen der Kathode und der Anode angelegt. Die kinetische Energie wird durch Erhöhen des Potentiales solange angehoben, bis der Strom zu Null wird.
Dieses herkömmliche Experiment ist in der Durchführung recht kompliziert, da sowohl die Nullpunktjustage des sehr kleinen Stromes, als auch eine kontrollierte Emission von der Anode schwierig ist.
Dieser Versuchsaufbau eliminiert das erste und minimiert die Schwierigkeiten des zweiten Problems.
1. Die Gegenspannung wird direkt mit Hilfe eines Verstärkers mit sehr hohem Innenwiderstand (>10^12 Ohm) gemessen, dadurch sind kleinste Ströme messbar.
2. Die Röhren sind speziell für die Anwendung konstruiert und werden für den Versuch selektiert. Dies und die eng tolerierte Bauweise des photoelektrischen Kopfes halten die Anodenstrahlung auf einem Minimum. Die Messung der Planck’schen Konstante ist daher mit einer Wiederholgenauigkeit von 5% durchführbar.
Wie funktioniert es?
Die Photonen einer monochromatischen Lichtquelle treffen auf die Kathode in einer Vakuumröhre und regen diese zur Emission von Elektronen an. Die kinetische Energie Ek eines jeden Elektrons ist gleich der von jedem Photon h abgegebenen Energie, abzüglich der Austrittsarbeit oder Bindungsenergie der Kathode W0, gemäß folgender Gleichung:
Ek = hv * W0
wobei h die Planck’sche Konstante und W die Frequenz des einfallenden Lichts ist.
Einige der abgegebenen Elektronen treffen die Anode und verursachen in Bezug auf die Kathode eine negative Ladung der Anode. Wenn des Potential V0 der Anode ausreichend groß wird, haben die Photoelektronen nicht genügend Energie, um die Potentialdifferenz zu überwinden, sodass keine weiteren Elektronen die Anode erreichen und sich das Anodenpotential stabilisiert. Dies geschieht, wenn gilt:
eV0 = Ek= hv * W0
V0 wird mit einem eingebauten Verstärker mit einem extrem hohen Innenwiderstand gemessen. Wenn dann V0 als eine Funktion der Frequenz des einfallenden Lichts graphisch dargestellt wird, ist das Ergebnis eine Gerade mit einer Neigung entsprechend h/e und einem y-Achsenabschnitt gleich W0 / e.
Filter und Blenden sind fest in einem drehbaren Vorsatz in das Gehäuse mit der Photodiode integriert. Eine zusätzliche Aufbewahrungsbox für Blenden und Filter ist mit dem neuen Gerät nicht mehr notwendig. Die Verschmutzungsanfälligkeit ist dadurch minimiert.
Technische Daten:
Strom-Verstärker:
Messbereich: 100 nA bis 0,1 pA, in 6 Bereichen,
3,5 stellige Digitalanzeige.
Null-Punkt-Drift ? ± 0,2% vom Messbereich während 30 min. im 0,1 pA-bereich (nach 20 min. Aufwärmzeit)

Spannungsausgang für die photoelektrische Röhre:
± 2V und -2 bis +30 V in 2 Bereichen,
3,5 stellige Digitalanzeige.
Stabilität ? 0,1%

Photoelektrische Röhre:
Spektralbereich 300 - 700 nm
Kathodenempfindlichkeit ? 1µA/Lm
Dunkelstrom: ? 0,2 pA

optische Filter:
5 Filter mit 365,0 nm / 404,7 nm / 435,8 nm / 546,1 nm / 578,0 nm

Hg-Lampe:
erzeugtes Spektrum mit Linien 365,0 nm / 404,7 nm / 435,8 nm / 546,1 nm / 578,0 nm
Lieferumfang:
Hg-Leuchte mit Netzgerät, Photoelektrische Röhre mit eingebautem Filterrevolver, Gleichstromverstärker, DC-Spannungsversorgung, engl. Anleitung.

5.377,40 EUR
incl. 19 % MwSt. exkl.Versandkosten
 Stück
Lieferzeit: 10-14 Tage
Artikeldatenblatt drucken  
Artikel Nr.: 1132042
 Auf den Merkzettel 
 Billiger gesehen ! 
PayPal Logo
     

Diesen Artikel haben wir am Donnerstag, 05. Dezember 2013 in unseren Katalog aufgenommen.