Wenn im Photostrom-Experiment die Lichtintensität konstant gehalten wird, aber die Frequenz leicht erhöht wird, wie wirkt sich dies auf den Sättigungsstrom aus?
Ich denke, der Sättigungsstrom sollte abnehmen, weil die Anzahl der Photonen abnehmen sollte.
Aber alle meine Nachschlagewerke sagen, dass der Sättigungsstrom nur von der Intensität abhängt, und da er konstant ist, wird es daher keine Änderung geben.
Können Sie mir bitte sagen, welche Argumentation richtig ist? Und warum?
EDIT: Ein weiterer verwirrender Faktor ist die Energie der Elektronen. Wenn die Elektronen aufgrund der erhöhten Frequenz mehr Energie haben, würde ich weniger Zeit brauchen, um zur Anode zu gelangen, und das sollte den Strom erhöhen. Welcher Faktor ist nun dominanter? Und woher weiß ich das?
Dies ist, denke ich, ein häufiges Problem, das von der Art und Weise herrührt, wie wir das Wort „Intensität“ verwenden. Normalerweise würden wir mit Intensität so etwas wie die Energie meinen, die pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit fließt. Beim Photoeffekt meint man stattdessen im Allgemeinen die Anzahl der Photonen (pro Zeiteinheit), da diese darüber entscheidet, wie viele Photoelektronen emittiert werden und bestimmt direkt den Strom.
Beachten Sie auch, dass wir auf keinen Fall eine "kleine" Änderung der Anzahl der Photonen im Vergleich zur Einheit haben können. Wenn Sie die Frequenz einer monochromatischen Quelle (ein Ausdruck, der normalerweise eine Quelle mit fester Frequenz bedeutet) um einen willkürlich kleinen Betrag leicht erhöhen, erhöht sich zwangsläufig die Energieintensität. Erst wenn man den Frequenzanstieg kompensieren kann, indem man die Anzahl der Photonen um genau eins reduziert, ist es möglich, die gleiche Energieintensität zu haben, mit der man begonnen hat. Sie können sehen, dass es etwas komplizierter ist, die Energieintensität konstant zu halten, wenn Sie Photonen einbringen.
Wie auch immer, für solche Fälle müssen Sie nur die Variation des Sättigungsstroms mit der Frequenz für eine feste Photonenzahl-Intensität betrachten, dh die Frequenz und die Photonenzahl als unabhängige Variablen betrachten.
BEARBEITEN: Für den Sättigungsstrom betrachten wir den Fall, wenn alle Elektronen dort ankommen, und die Anzahl dieser Elektronen (pro Zeiteinheit), die der Strom ist, ist durch die Photonenzahl gegeben. Die Elektronen dazu zu bringen, dorthin zu gelangen, ist in diesen Situationen die genaue Funktion der Anodenspannung, und der Sättigungsstrom tritt mit einer sehr großen Spannung auf. Ansonsten ist die kinetische Energie der Elektronen der Hauptgrund für die Änderung des Stroms mit der Anodenspannung.
Wissenschaft
Saurab Raje