Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Kapitel 2: Was ist Licht? 16
Lösungen zu den Aufgaben aus Kapitel 2
Lösung 2.1:
Die Wellenlänge können Sie mit l = c/f berechnen. Für f = 100 MHz erhalten Sie so l = 3 m. Die
Wellenlänge ist damit rund 6·10 6 mal grösser als diejenige von grünem Licht.
Lösung 2.2:
Für die Frequenz von rotem Licht erhalten Sie f = c/l = 4.6·10 14 Hz. Diese ist rund 6·10 8 mal
grösser als die Frequenz eines MW-Senders mit seinen 800 kHz.
Lösung 2.3:
Wir berechnen zuerst die Frequenz: f = c/l = 6·10 14 Hz. Jedes Photon hat damit die Energie
E = h·f = 4.0·10 -19 J.
Das Sonnenlicht liefert pro Sekunde auf einen dm 2 eine Energiemenge von 14 J. Dies entspricht
einer Zahl von 3.5·10 19 Photonen.
Lösung 2.4:
a) Nein. – Ein Elektron fliegt dann heraus, wenn es von einem Photon getroffen wird, das mit
einer genügenden Energie, also einergenügend kleinen Wellenlänge daherkommt.
b) Die Zahl der austretenden Elektronen ist proportional zur Intensität des einfallenden Lichtes
und hängt nicht von dessen Farbe (d.h. Frequenz) ab. Die Frequenz muss nur so gross sein, dass
der Photoeffekt überhaupt zustande kommt.
c) Die (kinetische) Energie der austretenden Elektronen hängt von der Farbe (Frequenz) des
einfallenden Lichtes ab und nicht von seiner Intensität.
d) Quantisierung der Energie. - Lesen Sie im Text von ALBERT EINSTEIN im Abschnitt 2.4 nach!
Lösung 2.5:
a) In Metallen sind die Leitungselektronen im Innern praktisch frei. In Isolatoren sind alle
Elektronen an ihre Atomrüpfe gebunden. Sie sitzen in einer Falle.
b) Ein einfallendes Photon befördert ein Elektron von einer Treppenstufe zu einer andern und
lockert dabei die Bindung im Isolator.
c) Ja. - Mit abnehmender Wellenlänge steigt die Frequenz und damit die Energie der Photonen.
Für die Lockerung der Bindung ist eine bestimmte Energie nötig.
ETH-Leitprogramm Physik
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