Ableitung von Kmax=12mvmax2=eV0Kmax=12mvmax2=eV0K_{max}=\frac{1}{2}m{v_{max}}^2=eV_0

Bei der Ableitung der maximalen kinetischen Energie von Photoelektronen im photoelektrischen Effekt sagen Young & Freedman: „Wenn sich ein Elektron von der Kathode zur Anode bewegt, nimmt das Potential ab v 0 und Negativarbeit − e v 0 erfolgt am (negativ geladenen) Elektron.“

Für den Kontext, v 0 bezieht sich auf das Stopppotential, und das Potential der Anode relativ zur Kathode ist negativ, und Elektronen werden von der Anode abgestoßen.

Ich bin verwirrt, denn wenn sich die Elektronen von der Kathode zur Anode bewegen, dh von (+) nach (-), sollte ihr Potenzial nicht zunehmen v 0 , nicht abnehmen? Und warum wird am Elektron negative Arbeit verrichtet?

Zur Verdeutlichung füge ich das Diagramm aus dem Buch bei:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Antworten (2)

Denken Sie daran, dass das elektrische Potential den Unterschied im elektrischen Feld zwischen zwei Punkten beschreibt. Sie können es sich wie eine Erhebung auf einer topografischen Karte vorstellen – eine hohe Erhebung ist analog zu einem hohen Potenzial und umgekehrt. Ein Teilchen, das sich von einer Kathode (positives elektrisches Feld) zu einer Anode (negatives elektrisches Feld) bewegt, erfährt also eine Nettoabnahme des elektrischen Potentials - ähnlich wie eine Kugel, die einen Hügel hinunterrollt, eine Nettoabnahme der Höhe oder des Gravitationspotentials erfährt.

Der Grund dafür, dass negative Arbeit geleistet wird, liegt darin, dass das Elektron negativ geladen ist. Es erfährt eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung des Potentialabfalls. Um auf die Topographie-Analogie zurückzukommen, wäre ein Elektron wie ein Ball, der spontan bergauf rollt . Elektronen beschleunigen ein elektrisches Potential nach oben (negativ nach positiv), während Protonen ein elektrisches Potential nach unten beschleunigen (positiv nach negativ).

Noch grundlegender ausgedrückt, eine negativ geladene Region (Anode) stößt sich nähernde Elektronen ab, sodass sie langsamer werden und schließlich die Richtung umkehren. Diese Verlangsamung verringert die kinetische Energie und daher wird am Elektron negative Arbeit verrichtet.

Hoffentlich hilft das.

Am Minuspol haben die Elektronen die größte potentielle Energie. Wenn sie beginnen, sich vom Minuspol zum Pluspol zu bewegen, muss ihre potentielle Energie abnehmen, während ihre kinetische Energie zunimmt. Stellen Sie sich die Elektronen als Murmeln auf der Spitze eines Hügels vor. Dort haben sie die größte potentielle Energie. Während sie den Hügel hinunterrollen, wird ihre potenzielle Energie durchgegeben M G H nimmt ab, bis sie am Fuß des Hügels Null ist. Dort haben sie natürlich die maximale kinetische Energie.

Warum wird am Elektron negative Arbeit verrichtet?

Die Arbeit, die eine Kraft beim Bewegen einer Ladung von Punkt 1 nach 2 verrichtet, ist definiert als

W 1 → 2 = Δ potenzielle Energie = U 2 − U 1

Am Punkt 1 (Kathode) haben die Elektronen potentielle Energie + Q v und wenn sie Punkt 2 (Anode) erreichen, ist ihre potentielle Energie Null. Die Änderung der potentiellen Energie ist daher 0 − Q v = − Q v und so die Arbeit getan

W 1 → 2 = − Q v

Vielen Dank für Ihre Antwort, ich weiß das wirklich zu schätzen. Leider ist diese Antwort falsch und hat bei mir noch mehr Verwirrung gestiftet. Aber ich habe es jetzt. Elektronen haben an der Kathode 0 potentielle Energie und an der Anode maximale potentielle Energie.
Es ist eigentlich nicht falsch. Es hat Sie verwirrt, weil ich nie die Tatsache erwähnt habe, dass die Kraft in die entgegengesetzte Richtung der Potentialänderung von Punkt eins nach Punkt zwei wirkt. Aber keine Sorge und viel Erfolg beim Studium. Beifall.
Sie sagten in Ihrer Antwort: "Die Elektronen haben die größte potentielle Energie an der Kathode. Wenn sie beginnen, sich von der Kathode zur Anode zu bewegen, muss ihre potentielle Energie abnehmen, während ihre kinetische Energie zunimmt." Aber wenn Sie sich das Diagramm in meinem Beitrag ansehen, ist die Kathode positiv und die Anode negativ. Wenn sich also die Elektronen von der Kathode zur Anode bewegen, steigt ihre potenzielle Energie, während ihre kinetische Energie abnimmt, genau das Gegenteil von dem, was Sie gesagt haben. Aber danke für die Antwort.
Ach, es tut mir so leid. Das war wirklich ich, der Kathode und Anode verwechselt hat. Ich habe meine Antwort bearbeitet. Danke und nochmals Entschuldigung für die Verwechslung. Beifall.
Ableitung von Kmax=12mvmax2=eV0Kmax=12mvmax2=eV0K_{max}=\frac{1}{2}m{v_{max}}^2=eV_0
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