Monthly Archives: Juni 2017

Sichtachsen: New York/San Francisco/Chicago

Schneisen durch die Stadtlandschaften von New York City, San Francisco und Chicago.
Acryl auf Leinwand, 70 x 50 cm  (2016/2017)

Park_Avenue_New_York_City

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)  Park Avenue, New York City

 

 

Greenwich_St_San_Francisco

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)  Greenwich Street, San Francisco

 

 

Chicago_River

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)  Chicago River, Chicago

 

Fotoeffekt und Plancksche Konstante

 

Fotoeffekt_Graph_24_04_1979Der Versuch zum Fotoeffekt, ein Highlight der Schulphysik, hat einen Nachteil: Er liefert einen zu kleinen Wert für die Plancksche Konstante. Jedenfalls ist das meine Erfahrung1. Versuchsprotokolle von Studenten, die das Experiment im physikalischen Praktikum an einer Hochschule ausführen mussten, bestätigen das2. Ein Teil dieser Experimente benutzt die so genannte Gegenfeldmethode3. Bei ihr ist die Bestimmung der Fotostrom-Nullstelle kritisch. Eine theoretische Berechnung der Fotostromkurve und das daraus abgeleitete Verfahren, auf den Wert Null des  Fotostroms zu extrapolieren, liefert aber offenbar keine Verbesserung4. Auch die vielfach angewandte Auflademethode5 ergibt kaum „bessere“ Werte der Planckschen Konstanten.

Gründe für die Diskrepanz zwischen Theorie und Experiment werden in der Literatur diskutiert6, aber nur zum Teil experimentell untersucht. Genannt werden u. a. nicht exakt monochrome Beleuchtung, Streulicht, das nicht genügend unterdrückt wird, Niederschlag von Kathodenmaterial auf der Anode, falsche Extrapolation auf den Wert Null des Fotostroms, ein zu kleiner Isolationswiderstand zwischen Kathode und Anode und die Tatsache, dass auch Elektronen oberhalb der Fermikante zum Fotostrom beitragen und so die Maximalenergie der Fotoelektronen bzw. die Aufladespannung verändern.

Ich schließe daraus: Das Experiment ist mit einem systematischen Fehler behaftet, dessen Ursache bisher unbekannt ist. Vielleicht nur mir unbekannt. Jedenfalls warte ich immer noch auf einen Versuch zum Fotoeffekt (überzeugend protokolliert und mit realistischer Fehlerabschätzung), dessen Wert die Plancksche Konstante innerhalb der Fehlergrenzen reproduziert.

Das Diagramm ist das Ergebnis einer meiner Messungen nach der Gegenfeldmethode. Es zeigt die Gegenspannung, bei der der Fotostrom Null wird, aufgetragen als Funktion der Frequenz der Strahlung. Die Steigung der Geraden ist gleich der Planckschen Konstanten dividiert durch die Elementarladung. Passt man eine Gerade an die Messpunkte an, erhält man h/e =  (3,81 ± 0,22)·10-15 eVs  oder   h = (6,10 ± 0,35)·10-34 Js. Der Literaturwert ist  h = 6,63·10-34 Js.

1   Eine grobe Beschreibung der Physik des Versuchs und eigene Resultate hier.
2   KIT, Musterprotokolle, in www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~simonis/praktikum/…/musterprotokolle.
3   Gegenfeldmethode siehe 1.
4   Hübel, H. H., in http://www.forphys.de/Website/qm/schulversuche/fotschul.html
5   Auflademethode siehe 1.
6    z. B. Hübel, H. H., a. a. O.