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Bestimmung der Austrittsarbeit

Wertet man die Versuchsergebnisse der Photozelle aus, so wird man auf den ersten Blick vermuten, dass die Energie der Elektronen um den Betrag der Austrittsarbeit WK der Kathode verringert sein müsste. Es stellt sich aber heraus, dass dem nicht so ist:

Die Elektronen haben insgesamt eine Sperrspannung zu überwinden, die sich aus mindestens zwei Teilen zusammensetzt. Zum einen muss die oben genannte Austrittsarbeit WK und zum anderen die Kontaktspannungen der Metalle im Stromkreis überwunden werden. Zwischen dem Anodenmaterial und dem Kathodenmaterial tritt aber eine Kontaktspannung auf, die der Differenz von (WA - WK) entspricht. Setzt man die beiden Anteile der Sperrspannung zusammen, so wird WK eliminiert und es bleibt ein Term, der durch die Austrittsarbeit WA der Anode bestimmt ist:

U(Sperr) = WA/e

Durch weitere Metallübergänge im Stromkreis können zusätzliche Beiträge hinzukommen.
Der Grund, weshalb dieser Unterschied zwischen WA und WK häufig nicht bemerkt wird, liegt darin, dass abdampfendes Kathodenmaterial die Anode verunreinigt hat und sich die Austrittsarbeit der beiden Metalle stark angenähert hat.

Beschränkt man sich experimentell auf die Bestimmung von h, so ist der genaue Wert unbedeutend, da er als konstanter Anteil bei der Differenzbildung eliminiert wird.

Soll experimentell tatsächlich die Austrittsarbeit bestimmt werden, finden Sie Genaueres unter:
J. Strnad: Die Austrittsarbeit beim Photoeffekt. In: Praxis der Naturwissenschaften - Physik. Heft 11/29. Jg. November 1980. S. 343f

oder auch:

R. von Baltz; F. Herrmann und M. Pohlig: Der photoelektrische Effekt. Altlasten der Physik (115). In: Praxis der Naturwissenschaften - Physik. Heft 6/58. Jg. September 2009. S. 47-49.


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