Opgave
De kathode van een fotocel heeft een oppervlakte van 3,5 cm2. Hierop valt licht met een intensiteit van 6,0 W / m2. De golflengte van dit licht is 398 nm. De stroommeter waarop de fotocel is aangesloten wijst 75 μA aan.
a) Bereken het aantal fotonen dat per seconde op de fotocel valt.
b) Bereken hoeveel procent van deze fotonen een elektron vrijmaakt.
Uitwerking vraag (a)
• Eerst berekenen we het vermogen voor 3,5 cm2.
• P = I * A
• P = (6,0) * (3,5 ∙ 10-4) = 2,1 ∙ 10-3 W = 2,1 ∙ 10-3 J / s
• Dan berekenen we de energie per foton
• Ef = (h *c) / λ = (6,63 ∙ 10-34) * (2,998∙108) / (398 ∙ 10-9) = 5,0 ∙ 10-19J
• n * f = P / Ef = 4,2 ∙ 1015
Uitwerking vraag (b)
• Ampere is Coulomb per seconde. Dus we rekenen eerst uit hoeveel electronen er per seconde worden vrijgemaakt.
• I = 75 μA = 75 ∙ 10-6 A = 75 ∙ 10-6 C/s
• Aantal vrijgemaakte electronen = n * e = I / e
• n * e = (75 ∙ 10-6) / (1,602 ∙ 10-19) = 4,7 ∙ 1014
• Het percentage fotonen dat een elektron vrijmaakt noemen we feff.
• feff = (n * f) / ( n * e) * 100% = 11%
