Der Fotoeffekt im Physikunterricht



Vor kurzem haben wir im Physikunterricht in der Jahrgangsstufe 12 die Einsteingleichung für den Fotoeffekt durch Experimente herausgefunden. Beim Fotoeffekt werden aus dem Metall der Fotozelle Elektronen durch Licht "herausgeschlagen". Herr Feick hatte den Versuch schon aufgebaut: eine Quecksilberlampe, ein Schirm mit vertauschbaren Glasfiltern für verschiedene Farben (gelb, grün, blau, violett und ultraviolett), eine Fotozelle (mit eine Caesium-Kathode) und ein Messgerät. Man hat die benötigte Gegenspannung für Licht mit verschiedenen Farben gemessen und in eine Tabelle auf ein Arbeitsblatt eingetragen. Unser Physikkurs in der 12B ist so klein, dass alle die Möglichkeit hatten, sich am Experiment zu beteiligen, z.B. ein Glasfilter zu wechseln und/oder die Spannung einzustellen.

Nicht alle Messergebnisse haben Sinn gemacht (aber so ist es halt mit Schulexperimenten, und nach etwas rumprobieren gab es schon ein besseres Ergebnis;) Nach den Messungen und etwas Berechnung hatte man in der Tabelle die Wellenlänge, die Frequenz, die Gegenspannung und die maximale kinetische Energie der ausgelösten Elektronen (in Elektronenvolt). Weil die Gegenspannung (in Volt) der kinetischen Energie (in eV) der Elektronen entspricht, war es leicht, ein Energie-Frequenz-Diagramm aus den Messergebnissen herzustellen.

Wenn man die Punkte des Diagramms verbindet, hat man ein Graph gekriegt, der linear aussah. Auf der y-Achse war die maximale kinetische Energie und auf der x-Achse die Frequenz des Lichts aufgetragen. Die Steigung der Geraden entsprach der Planckschen Konstante h und der Schnittpunkt mit der y-Achse konnte man als Austrittsarbeit WA interpretieren. Man erhielt so die Formel: EMax = h•f - WA. Die Energie von Licht hängt also von der Frequenz ab. Deshalb ist UV-Licht gefährlich und schadet der Haut, weil es eine höhere Frequenz als das sichtbare Licht hat.

-Arna Hyvärinen, 12B