Rechner für den photoelektrischen Effekt
Berechnen Sie die maximale kinetische Energie der Photoelektronen, die Gegenspannung sowie die Grenzfrequenz und -wellenlänge aus der Lichtfrequenz (oder Wellenlänge) und der Austrittsarbeit des Metalls.
Input type
Hz
eV
Electrons are emitted
- 1
Photon energy E = h × f
6.626×10⁻³⁴ × 1.200e+15 = 4,963 eVDivided by the elementary charge to convert J → eV. - 2
Work function φ
2,3 eV - 3
Max KE = E_photon − φ
4,963 − 2,3 = 2,663 eV
Wie funktioniert dieser Rechner?
Die maximale kinetische Energie eines Photoelektrons ist KE_max = h·f − φ. Rechnen Sie die Austrittsarbeit von eV in Joule um, verwenden Sie f = c/λ bei gegebener Wellenlänge, und wenn h·f unter φ liegt, treten keine Elektronen aus. Die Gegenspannung ist V0 = KE_max/e, die Grenzfrequenz ist f0 = φ/h und die Grenzwellenlänge ist λ0 = c/f0.
Formel
How this is calculated
Einsteins photoelektrische Gleichung besagt, dass die maximale kinetische Energie eines emittierten Elektrons gleich der Photonenenergie h·f minus der Austrittsarbeit φ ist, der Mindestenergie, die nötig ist, um ein Elektron von der Metalloberfläche zu lösen. Hier ist h die Planck-Konstante (6,62607015e-34 J·s). Sie können die Lichtfrequenz f direkt in Hertz angeben oder eine Wellenlänge λ in Nanometern, in welchem Fall f = c/λ mit c = 299.792.458 m/s. Die Austrittsarbeit wird in Elektronenvolt eingegeben und durch Multiplikation mit der Elementarladung e = 1,602176634e-19 C in Joule umgerechnet.
Wenn die Photonenenergie h·f kleiner als φ ist, werden unabhängig von der Lichtintensität keine Elektronen emittiert und die kinetische Energie wird als null angegeben. Tritt eine Emission auf, ist die Gegenspannung V0 das Potential, das gerade die schnellsten Elektronen anhält: V0 = KE_max / e, was zahlenmäßig gleich der in Elektronenvolt ausgedrückten KE_max ist. Die Grenzfrequenz f0 = φ/h ist die niedrigste Frequenz, die eine Emission auslösen kann, und die zugehörige Grenzwellenlänge ist λ0 = c/f0.
Die Ergebnisse werden sowohl in Elektronenvolt als auch in Joule angezeigt. Das Modell setzt eine Einzelphotonenabsorption sowie eine saubere, gleichmäßige Oberfläche mit einer einzigen Austrittsarbeit voraus und vernachlässigt die thermische Energie der Elektronen sowie etwaige Kontaktpotentialkorrekturen. Alle Eingaben müssen positiv sein; nicht-positive Werte für Frequenz, Wellenlänge oder Austrittsarbeit werden zurückgewiesen.
Häufige Fragen
Es werden keine Elektronen emittiert, egal wie intensiv das Licht ist, da jedes Photon h·f an Energie trägt und ein einzelnes Photon nicht genug liefern kann, um die Austrittsarbeit zu überwinden. Der Rechner gibt in diesem Fall eine kinetische Energie von null und eine Gegenspannung von null an.
Die Gegenspannung V0 erfüllt e·V0 = KE_max, also V0 = KE_max/e. Da ein Elektronenvolt als e mal einem Volt definiert ist, ergibt die in eV gemessene KE_max genau dieselbe Zahl wie das in Volt gemessene V0.
Es ist die längste Wellenlänge (niedrigste Frequenz) des Lichts, die noch Elektronen herauslösen kann: λ0 = c/f0 = h·c/φ. Licht mit einer längeren Wellenlänge als λ0 hat zu wenig Energie pro Photon, um eine Emission auszulösen.
Auch bekannt als
TG we-Calculate Editorial Team. (2026). Rechner für den photoelektrischen Effekt [Online calculator]. TG we-Calculate. https://we-calculate.com/de/calculator/photoelectric-effect-calculator
TG we-Calculate Editorial Team. "Rechner für den photoelektrischen Effekt." TG we-Calculate. 2026. https://we-calculate.com/de/calculator/photoelectric-effect-calculator.
TG we-Calculate Editorial Team, "Rechner für den photoelektrischen Effekt," TG we-Calculate, 2026. [Online]. Available: https://we-calculate.com/de/calculator/photoelectric-effect-calculator
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