Photoeffekt: Frage

1. Das Auge nimmt bei λ = 600nm gerade noch die Beleuchtungsstärke 10^(-10) W/m^2 wahr. Wie viele Photonen treffen je Sekunde die Pupillenöffnung mit Radius 3 mm?

2. Licht der Bestrahlungsstärke S_E = 1,37 kW/m^2 (λ = 400nm) fällt senkrecht auf ein Metall mit W_A = 2 eV (Ablösearbeit). Wie viele Photoelektronen werden bei der Quantenausbeute η = 0,1% (= Photoelektronen/Photonen) freigesetzt? Welche Energie führen sie in 1s ab?

Meine Ideen:

1. Energie eines Photons: W = hf = hc/λ. Also hat man durch ein Photon eine "Bestrahlungsstärke" von hc/(λ * 1s * πr^2). Dann teilt man 10^(-10) W/m^2 durch dieses Ergebnis und erhält ca. 8000 Photonen, richtig?

2. Energie eines Photoelektrons: W = hf - W_A = hc/λ - W_A ≈ 1,11 eV ≈ 1,76*10^(-19) J. Wie komme ich jetzt weiter? Um die Bestrahlungsstärke ausnutzen zu können brauche ich doch eine Zeit und eine Fläche? Wie verwende ich η?

MBCS-CITP

Zu 1. - Halte ich fuer richtig (vergiss nicht die Flaesche!)

Zu 2.: Du hast die Gesamtleistung auf die Flaeche P (1,37 kW/m^2), mit der Energie kannst Du die Anzahl der Photonen N_P ausrechen pro s und m^2

N_P = P / W = 1,37 10^3 J/s^(-1) m^2 / (1,76*10^(-19) J) ≈ 7,784091 10^21/(s m^2)

η gibt an wie effektiv das "Herschlagen" von Elektronen ist. Du erhaelts folgende Menge Elektrone N_e

N_e = N_P * η ≈ 7,78409 10^18 /(s m^2)

Jedes Elektron hat die Energie von 2 eV also eine Gesammtenergie W_e in 1 s von

W_e = 7,78409... 10^18 /(s m^2) 2ev ≈ 15,5568 10^19eV/(s m^2) (in SI-Einheiten kannst Du selber ausrechnen)

vielen Dank! Wenn in der Aufgabe doch gestanden hätte, Anzahl pro Zeit und Fläche...