Ruben
stelde deze vraag op
10 december 2009 om 09:33.
Fotoelektrisch effect.
Als de rem/versnelspanning 0V is loopt er een elektronenstroom mits de fotonenergie voldoende is zodat er kinetische energie overblijft om de anode te bereiken. Het aantal elektronen dat de anode bereikt hangt hierbij af van de richting van de snelheid.
Vraag: waarom stijgt de stroomsterkte bij een kortere golflengte en een gelijk aantal fotonen? Het aantal vrijgemaakte elektronen blijft immers gelijk alleen de kinetische energie neemt toe. Of een elektron de anode bereikt bij een spanning van 0V zou alleen moeten afhangen van de richting niet van de grootte van de snelheid. Ik neem aan dat de distributie van de richting van de snelheid gelijk blijft.
Welke denkfout maak ik? Ruben
Reacties
Jan
op
10 december 2009 om 21:25
Dag Ruben,
Je maakt geen denkfout, je ziet iets over het hoofd. Zoals jij het beschouwt kost het losmaken en uit het metaal slingeren van elk elektron precies evenveel energie, zodat bij een zekere frequentie alle vrijkomende elektronen evenveel bewegingsenergie zouden krijgen, en alle uittredende elektronen dus een gelijke snelheid zouden krijgen.
Probleem is dat een metalen plaatje niet bestaat uit één perfect laagje metaalatomen. Ook tot dieper liggende atomen dringen fotonen door. De elektronen die ze daarbij losslaan verliezen onderweg naar buiten al redelijk wat bewegingsenergie, en halen dus regelmatig de buitenkant niet, plus dat er in dat buitenste laagje door ontbrekende elektronen toch ook al coulombkrachten een rol beginnen te spelen.
Ekin = hf-W (fotonenergie - werkfunctie, dwz de arbeid nodig om het elektron los te maken) geldt dus alleen voor de elektronen met de minste belemmeringen, die naderhand op reis naar de anode ook de snelsten zullen zijn. Dát houdt helemaal op zodra W groter wordt dan hf, ofwel zodra de frequentie zakt onder de grensfrequentie. Dan kun je de intensiteit verder verhogen wat je wil, er gebeurt niks meer.
Maar eigenlijk zou er moeten staan Ekin = hf-W-Wbelemmering.
Dus boven de grensfrequentie zal met toenemende frequentie de stroomsterkte blijven toenemen, tót een bepaald niveau (saturatie).
Ongeveer duidelijk?
Groet, Jan
Ruben
op
16 december 2009 om 10:32
Ok, ik snap het. De energie die nodig is om daadwerkelijk uit te treden (incl. belemmering in een iets dieper laagje door coulombkrachten) varieert. Daarmee varieert het aantal elektronen dat uittreedt ook met de toegevoerde energie. Bij een grotere frequentie heb je meer energie om ook de belemmering te overwinnen en stijgt het aantal elektronen dat naar de anode gaat.
Bedankt,
Ruben
Jan
op
16 december 2009 om 16:35
Dag Ruben,
Dat is er in elk geval een. In de hoek van de fundamentele fysica is er meestal nog wel meer aan de hand, maar echt de fijne details weet ik er ook niet van.
