EXP:Hallwachs-Effekt - Versionsgeschichte

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2025-10-16T09:35:36Z

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(kein Unterschied)

9>Kstuetz: /* Benötigtes Material */

2023-06-21T11:44:35Z

Benötigtes Material

← Nächstältere Version		Version vom 21. Juni 2023, 11:44 Uhr
Zeile 79:		Zeile 79:

	* [[HW:UV-Lampen\|UV-Lampe mit Lampenfassung]]		* [[HW:UV-Lampen\|UV-Lampe mit Lampenfassung]]
	* ~~[[HW:Kreuzmuffen\|~~Kreuzmuffe]]		* Kreuzmuffe
	* ~~[[HW:Stativstangen\|~~Stativstange]], 50 cm		* Stativstange, 50 cm
	* 2 Stativfüße		* 2 Stativfüße
	* ~~[[HW:Stativklemmen\|~~Stativklemme]]		* Stativklemme
	* Zinkplatte		* Zinkplatte
	* Elektroskop		* Elektroskop
	* ~~[[HW:~~Bananenkabel ~~2mm\|Bananenkabel]]~~, 2 mm		* Bananenkabel, 2 mm
	* Krokodilklemme, 4 mm		* Krokodilklemme, 4 mm
	* Plastikstab		* Plastikstab

9>Kkappl am 24. Mai 2023 um 10:18 Uhr

2023-05-24T10:18:51Z

← Nächstältere Version		Version vom 24. Mai 2023, 10:18 Uhr
Zeile 139:		Zeile 139:
	== Auswertung ==		== Auswertung ==

	Wird das Elektroskop und damit auch die Zinkplatte mit negativen Ladungsträgern aufgeladen und die Zinkplatte mit der UV-Lampe bestrahlt, so entlädt sich das Elektroskop.		Wird das Elektroskop und damit auch die Zinkplatte mit negativen Ladungsträgern aufgeladen und die Zinkplatte mit der UV-Lampe bestrahlt, so entlädt sich das Elektroskop. Werden Elektroskop und Zinkplatte hingegen mit positiven Ladungsträgern aufgeladen und mit der UV-Lampe bestrahlt, so entlädt sich das Elektroskop nicht.

	~~Werden Elektroskop und Zinkplatte hingegen mit positiven Ladungsträgern aufgeladen und mit~~ der UV-Lampe ~~bestrahlt~~, ~~so entlädt~~ sich das Elektroskop nicht.		Grund dafür liegt darin, dass das energiereiche Licht der UV-Lampe die Elektronen, welche sich überschüssig auf der Zinkplatte befinden, löst und sich damit das Elektroskop entlädt. Die positiven Ladungsträger hingegen werden von dem Licht nicht beeinflust.

9>Kkappl am 24. Mai 2023 um 09:52 Uhr

2023-05-24T09:52:44Z

← Nächstältere Version		Version vom 24. Mai 2023, 09:52 Uhr
Zeile 14:		Zeile 14:

	<math>		<math>
	\lambda_{\mathrm{A,Zn}} \leq \frac{h \cdot c}{E_{\mathrm{A,Zn}}}=\frac{h \cdot c}{4,34\;\mathrm{eV}}=36,47\;\mathrm{nm}		\lambda_{\mathrm{A,Zn}} \leq \frac{h \cdot c}{E_{\mathrm{A,Zn}}}=\frac{h \cdot c}{4,34\;\mathrm{eV}}=285,7\;\mathrm{nm}
	</math>		</math>

9>Kkappl am 24. Mai 2023 um 08:36 Uhr

2023-05-24T08:36:06Z

← Nächstältere Version		Version vom 24. Mai 2023, 08:36 Uhr
Zeile 124:		Zeile 124:
	Zu Beginn wird die UV-Lampe in Betrieb genommen und von der Zinkplatte weggedreht. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass den Schüler*innen nicht in die Augen geleuchtet wird, da die Lampe äußerst hell ist.		Zu Beginn wird die UV-Lampe in Betrieb genommen und von der Zinkplatte weggedreht. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass den Schüler*innen nicht in die Augen geleuchtet wird, da die Lampe äußerst hell ist.

	Im ersten Teil des Versuchs wird die Zinkplatte mit negativen Ladungsträgern beladen. Diese lassen sich durch Reibung des Plastikstabes an Hasenfell erzeugen, wodurch eine Ladungstrennung entsteht. Am Plastikstab befinden sich dann negative Ladungsträger und am Hasenfell positive. ~~Durch~~ Abstreifen der negativen Ladungsträger ~~am Plastikstab~~ an der Zinkplatte lässt diese elektrisch negativ aufladen. Dies äußert ~~sich~~, ~~indem~~ das Elektroskop ausschlägt. Danach wird die UV-Lampe in Richtung der Zinkplatte gedreht, sodass diese bestrahlt wird.		Im ersten Teil des Versuchs wird die Zinkplatte mit negativen Ladungsträgern beladen. Diese lassen sich durch Reibung des Plastikstabes an Hasenfell erzeugen, wodurch eine Ladungstrennung entsteht. Am Plastikstab befinden sich dann negative Ladungsträger und am Hasenfell positive. Das Abstreifen der negativen Ladungsträger des Plastikstabs an der Zinkplatte lässt diese elektrisch negativ aufladen. Dies äußert dadurch, dass das Elektroskop ausschlägt. Danach wird die UV-Lampe in Richtung der Zinkplatte gedreht, sodass diese bestrahlt wird.

	Im Anschluss wird die UV-Lampe erneut von der Zinnplatte weggedreht und die Platte wird mit positiven Ladungsträgern beladen. Hierfür werden der Plexiglasstab und das Polyestertuch eingesetzt, da durch Reibung der Materialien aneinander eine Ladungstrennung entsteht, wodurch am Plexiglasstab ein Überschuss an positiven Ladungsträgern herrscht. Durch Abstreifen der positiven Ladungsträger des Plexiglasstabs an der Zinkplatte wird diese positiv aufgeladen und das Elektroskop schlägt erneut aus. Im Anschluss wird die UV-Lampe erneut auf die Zinkplatte gerichtet.		Im Anschluss wird die UV-Lampe erneut von der Zinnplatte weggedreht und die Platte wird mit positiven Ladungsträgern beladen. Hierfür werden der Plexiglasstab und das Polyestertuch eingesetzt, da durch Reibung der Materialien aneinander eine Ladungstrennung entsteht, wodurch am Plexiglasstab ein Überschuss an positiven Ladungsträgern herrscht. Durch Abstreifen der positiven Ladungsträger des Plexiglasstabs an der Zinkplatte wird diese positiv aufgeladen und das Elektroskop schlägt erneut aus. Im Anschluss wird die UV-Lampe erneut auf die Zinkplatte gerichtet.

9>Kkappl am 24. Mai 2023 um 08:29 Uhr

2023-05-24T08:29:20Z

← Nächstältere Version		Version vom 24. Mai 2023, 08:29 Uhr
Zeile 33:		Zeile 33:
	Wird das Experiment als Demonstrationsexperiment durchgeführt, sollte darauf geachtet werden, dass die Zeiger des Elektroskops auch von weiter hinten sichtbar sind. Im Notfall ließe sich das Elektroskop mithilfe einer Dokumentenkamera filmen und per Beamer an die Wand projizieren.		Wird das Experiment als Demonstrationsexperiment durchgeführt, sollte darauf geachtet werden, dass die Zeiger des Elektroskops auch von weiter hinten sichtbar sind. Im Notfall ließe sich das Elektroskop mithilfe einer Dokumentenkamera filmen und per Beamer an die Wand projizieren.

	~~== Schülervorstellungen, die hier relevant werden ==~~

	Gibt es in der Literatur (z.B. Schecker, Horst; Wilhelm, Thomas; Hopf, Martin; Duit Reinders (Hrsg.) (2018): Schülervorstellungen und Physikunterricht. Berlin: Springer-Verlag GmbH) bereits erforschte Schülervorstellungen, die bei diesem Experiment relevant werden könnten? Beschreibe die Schülervorstellungen mit eigenen Worten und beschreibe warum sie hier relevant sind. GGf. kannst du auch einen Lösungsansatz beschreiben.

	</div>		</div>

9>Kkappl am 19. Mai 2023 um 09:37 Uhr

2023-05-19T09:37:56Z

← Nächstältere Version		Version vom 19. Mai 2023, 09:37 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:
	<div class="large-7 columns>		<div class="large-7 columns>

	Der Hallwachs-Effekt gilt als eines der grundlegenden Experimente der Quantenphysik und wurde 1888 erstmals von Wilhelm Hallwachs publiziert <ref>Wilhelm Hallwachs, ''Ueber die Electrisirung von Metallplatten durch Bestrahlung mit electrischem Licht''. In: Annalen der Physik, Bd. 34, 1888, S. 731-734.</ref>. Es handelt sich hierbei um ein qualitatives Experiment, in welchem demonstriert wird, dass bei der Bestrahlung einer metallischen Platte Elektronen aus dieser gelöst werden können. Dies ist allgemeiner bekannt unter dem Begriff "Photoeffekt".		Der Hallwachs-Effekt gilt als eines der grundlegenden Experimente der Quantenphysik und wurde im Jahr 1888 erstmals von Wilhelm Hallwachs publiziert <ref>Wilhelm Hallwachs, ''Ueber die Electrisirung von Metallplatten durch Bestrahlung mit electrischem Licht''. In: Annalen der Physik, Bd. 34, 1888, S. 731-734.</ref>. Es handelt sich hierbei um ein qualitatives Experiment, in welchem demonstriert wird, dass bei der Bestrahlung einer metallischen Platte Elektronen aus dieser gelöst werden können. Dies ist allgemeiner bekannt unter dem Begriff "Photoeffekt".

	__INHALTSVERZEICHNIS__		__INHALTSVERZEICHNIS__
Zeile 154:		Zeile 154:

	* Bei der Wahl der Materialien zur elektrostatischen Aufladung der Zinkplatte sollte vor der Durchführung des Experiments überprüft werden, welche Materialien sich wie aufladen. Die Überprüfung der Art der Ladung (positiv oder negativ) kann mithilfe einer Glimmlampe durchgeführt werden. Die Funktionsweise einer Glimmlampe wird im Artikel [[HW:Glimmlampen\|HW:Glimmlampen]] detailliert erklärt.		* Bei der Wahl der Materialien zur elektrostatischen Aufladung der Zinkplatte sollte vor der Durchführung des Experiments überprüft werden, welche Materialien sich wie aufladen. Die Überprüfung der Art der Ladung (positiv oder negativ) kann mithilfe einer Glimmlampe durchgeführt werden. Die Funktionsweise einer Glimmlampe wird im Artikel [[HW:Glimmlampen\|HW:Glimmlampen]] detailliert erklärt.
	* ~~Uner~~ Umständen muss das Stativ der Zinkplatte auf einen Isolator gestellt werden, damit eine Erdung ausgeschlossen werden kann.		* Unter Umständen muss das Stativ der Zinkplatte auf einen Isolator gestellt werden, damit eine Erdung der Zinkplatte ausgeschlossen werden kann.

	== Sicherheitshinweise ==		== Sicherheitshinweise ==

	* Die UV-Lampe wird sehr heiß, wenn sie länger in Betrieb ist. ~~Achtung~~ vor Verbrennungsgefahr! [https://www.osram.de/appsj/pdc/pdf.do?cid=GPS01_1028569&vid=PP_EUROPE_DE_eCat&lid=DE&mpid=ZMP_60829 Datenblatt der UV-Lampe des Herstellers OSRAM]		* Die UV-Lampe wird sehr heiß, wenn sie länger in Betrieb ist. Vorsicht vor Verbrennungsgefahr!
			* [https://www.osram.de/appsj/pdc/pdf.do?cid=GPS01_1028569&vid=PP_EUROPE_DE_eCat&lid=DE&mpid=ZMP_60829 Datenblatt der UV-Lampe des Herstellers OSRAM]

	= Fotos =		= Fotos =
Zeile 165:		Zeile 166:

	<div class="row">		<div class="row">
	<div class="large-4 large-centered columns">		<div class="large-5 large-centered columns">
	<ul class="example-orbit" data-orbit>		<ul class="example-orbit" data-orbit>
	<li>		<li>
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt mit-Ausschlag.jpg\|slide 1]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt mit-Ausschlag.jpg\|slide 1]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	~~Platzhalter~~		Versucshsaufbau zum Hallwachs-Effekt.
	</div>		</div>
	</li>		</li>
Zeile 176:		Zeile 177:
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Versuchsmaterialien.jpg\|slide 2]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Versuchsmaterialien.jpg\|slide 2]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	~~Ein Kolibri~~		Alle für den Versuch notwendigen Versuchsmaterialien.
	</div>		</div>
	</li>		</li>
Zeile 182:		Zeile 183:
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Lampe-Halterung.jpg\|slide 3]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Lampe-Halterung.jpg\|slide 3]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	~~Platzhalter~~		Detailliertere Darstellung der Halterung der UV-Lampe.
	</div>		</div>
	</li>		</li>
Zeile 188:		Zeile 189:
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Zinnplatte-Halterung.jpg\|slide 4]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Zinnplatte-Halterung.jpg\|slide 4]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	~~Platzhalter~~		Detailliertere Darstellung der Halterung der Zinkplatte.
	</div>		</div>
	</li>		</li>
Zeile 194:		Zeile 195:
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Elektrostatische Aufladung.jpg\|slide 5]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Elektrostatische Aufladung.jpg\|slide 5]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	~~Platzhalter~~		Für den Versuch notwendige Materialien zur elektrostatischen Aufladung.
	</div>		</div>
	</li>		</li>

9>Kkappl am 19. Mai 2023 um 09:33 Uhr

2023-05-19T09:33:42Z

@@ Zeile 161: / Zeile 161: @@
 = Fotos =
 <br>
@@ Zeile 183: / Zeile 168: @@
 <ul class="example-orbit" data-orbit>
    <li>
-     [[Datei:00 Platzhalter.jpeg|slide 1]]
+     [[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt mit-Ausschlag.jpg|slide 1]]
      <div class="orbit-caption">
       Platzhalter
@@ Zeile 189: / Zeile 174: @@
    </li>
    <li>
-     [[Datei:00 Platzhalter_Kolibri.jpg|slide 2]]
+     [[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Versuchsmaterialien.jpg|slide 2]]
      <div class="orbit-caption">
        Ein Kolibri
      </div>
    </li>

9>Kkappl am 19. Mai 2023 um 09:28 Uhr

2023-05-19T09:28:51Z

← Nächstältere Version		Version vom 19. Mai 2023, 09:28 Uhr
Zeile 81:		Zeile 81:
	<div class="large-7 columns">		<div class="large-7 columns">

	~~Als Liste einfügen mit den Links zur Hardware, wenn sie sich schon im Wiki befindet. Beispiel:~~
	* [[HW:UV-Lampen\|UV-Lampe mit Lampenfassung]]		* [[HW:UV-Lampen\|UV-Lampe mit Lampenfassung]]
	* [[HW:Kreuzmuffen\|Kreuzmuffe]]		* [[HW:Kreuzmuffen\|Kreuzmuffe]]
Zeile 143:		Zeile 142:
	== Auswertung ==		== Auswertung ==

	~~Hier sollen Diagramme, Werte~~ und ~~eine Fehlerabschätzung zum Experiment hin. Gegebenenfalls können hier~~ auch ~~Gleichungen eingebunden werden~~. ~~Mathematische Ausdrücke werden durch den <code><nowiki><math></nowiki></code>-Tag initiiert:~~		Wird das Elektroskop und damit auch die Zinkplatte mit negativen Ladungsträgern aufgeladen und die Zinkplatte mit der UV-Lampe bestrahlt, so entlädt sich das Elektroskop.

	~~:<math>~~		Werden Elektroskop und Zinkplatte hingegen mit positiven Ladungsträgern aufgeladen und mit der UV-Lampe bestrahlt, so entlädt sich das Elektroskop nicht.
	~~\mathrm{i}\hbar\frac{\partial}{\partial t} \|\~~,~~\psi (t) \rangle = \hat{H} \|\,\psi (t) \rangle~~.
	~~</math>~~

	Beim Vergleich mit Literaturwerten oder ähnlichem sollte durch die Referenzumgebung <code><nowiki><ref></nowiki></code> auf geeignete Quellen verwiesen werden, diese erscheinen dann auch automatisch am Seitenende.<ref>[https://www.pi5.uni-stuttgart.de/de/forschung/physik-und-ihre-didaktik/ ''Website Abteilung Physik und ihre Didaktik''] Abgerufen am 31.08.2021</ref>

	== Fehlerabschätzung ==		== Fehlerabschätzung ==

			Unabhändig davon, ob die Zinkplatte positiv oder negativ geladen ist und mit UV-Licht bestrahlt wird oder nicht, entlädt sich das Elektroskop selbstverständlich dennoch mit der Zeit, da die Ladungsträger mit den Ionen in der Luft reagieren. Daher sollte das Experiment wenn möglich im Winter bei trockener Heizungsluft durchgeführt werden, um diesen Effekt zu minimieren.

	== Mögliche Probleme und ihre Lösungen ==		== Mögliche Probleme und ihre Lösungen ==
	~~Treten beim Experiment häufiger Fehler~~ auf~~? Bitte beschreibe sie hier~~.
			* Bei der Wahl der Materialien zur elektrostatischen Aufladung der Zinkplatte sollte vor der Durchführung des Experiments überprüft werden, welche Materialien sich wie aufladen. Die Überprüfung der Art der Ladung (positiv oder negativ) kann mithilfe einer Glimmlampe durchgeführt werden. Die Funktionsweise einer Glimmlampe wird im Artikel [[HW:Glimmlampen\|HW:Glimmlampen]] detailliert erklärt.
			* Uner Umständen muss das Stativ der Zinkplatte auf einen Isolator gestellt werden, damit eine Erdung ausgeschlossen werden kann.

	== Sicherheitshinweise ==		== Sicherheitshinweise ==
	~~Hier nötige Sicherheitshinweise notieren. Ggf. Betriebsanweisung verlinken.~~
	* [~~[BA~~:~~Influenzmaschine\|Influenzmaschine]~~]		* Die UV-Lampe wird sehr heiß, wenn sie länger in Betrieb ist. Achtung vor Verbrennungsgefahr! [https://www.osram.de/appsj/pdc/pdf.do?cid=GPS01_1028569&vid=PP_EUROPE_DE_eCat&lid=DE&mpid=ZMP_60829 Datenblatt der UV-Lampe des Herstellers OSRAM]

	= Fotos =		= Fotos =

9>Kkappl am 19. Mai 2023 um 08:37 Uhr

2023-05-19T08:37:21Z

← Nächstältere Version		Version vom 19. Mai 2023, 08:37 Uhr
Zeile 79:		Zeile 79:

	<div class="row">		<div class="row">
	<div class="large-8 columns">		<div class="large-7 columns">

	Als Liste einfügen mit den Links zur Hardware, wenn sie sich schon im Wiki befindet. Beispiel:		Als Liste einfügen mit den Links zur Hardware, wenn sie sich schon im Wiki befindet. Beispiel:
Zeile 99:		Zeile 99:

	</div>		</div>
	<div class="large-4 columns">		<div class="large-5 columns">
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Versuchsmaterialien.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Übersicht aller für den Versuch notwendigen Materialien. Fotografin: Kim Kappl.]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Versuchsmaterialien.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Übersicht aller für den Versuch notwendigen Materialien. Fotografin: Kim Kappl.]]
	</div>		</div>
Zeile 107:		Zeile 107:

	<div class="row">		<div class="row">
	<div class="large-8 columns">		<div class="large-7 columns">

	; Schritt 1 : Die Stativstange wird an einem der beiden Stativfüße befestigt und die Kreuzmuffe wird am oberen Ende der Stange befestigt. Die UV-Lampe wird in ihre Fassung geschraubt und mithilfe der Kreuzmuffe am Stativ befestigt. Für eine detailliertere Darstellung des Aufbaus der UV-Lampe vergleiche die nebenstehende Abbildung rechts oben.		; Schritt 1 : Die Stativstange wird an einem der beiden Stativfüße befestigt und die Kreuzmuffe wird am oberen Ende der Stange befestigt. Die UV-Lampe wird in ihre Fassung geschraubt und mithilfe der Kreuzmuffe am Stativ befestigt. Für eine detailliertere Darstellung des Aufbaus der UV-Lampe vergleiche die nebenstehende Abbildung rechts oben.
Zeile 114:		Zeile 114:

	</div>		</div>
	<div class="large-4 columns">		<div class="large-5 columns">
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Lampe-Halterung.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Detailliertere Fotografie der Halterung der UV-Lampe. Fotografin: Kim Kappl.]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Lampe-Halterung.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Detailliertere Fotografie der Halterung der UV-Lampe. Fotografin: Kim Kappl.]]
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Zinnplatte-Halterung.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Detailliertere Fotografie der Halterung der Zinkplatte. Fotografin: Kim Kappl.]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Zinnplatte-Halterung.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Detailliertere Fotografie der Halterung der Zinkplatte. Fotografin: Kim Kappl.]]
Zeile 124:		Zeile 124:

	<div class="row">		<div class="row">
	<div class="large-8 columns">		<div class="large-7 columns">

	Zu Beginn wird die UV-Lampe in Betrieb genommen und von der Zinkplatte weggedreht. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass den Schüler*innen nicht in die Augen geleuchtet wird, da die Lampe äußerst hell ist.		Zu Beginn wird die UV-Lampe in Betrieb genommen und von der Zinkplatte weggedreht. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass den Schüler*innen nicht in die Augen geleuchtet wird, da die Lampe äußerst hell ist.
Zeile 135:		Zeile 135:

	</div>		</div>
	<div class="large-4 columns">		<div class="large-5 columns">
	[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Elektrostatische Aufladung.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Hinten: Elektroskop. Vorne links: Polyestertuch mit Plexiglasstab zum Aufladen des Elektroskops mit positiven Ladungsträgern. Vorne rechts: Hasenfell mit Plastikstab zum Aufladen des Elektroskops mit negativen Ladungsträgern. Fotografin: Kim Kappl.]]		[[Datei:EXP Quantenphysik Hallwachs-Effekt Elektrostatische Aufladung.jpg\|600px\|thumb\|right\|\|Hinten: Elektroskop. Vorne links: Polyestertuch mit Plexiglasstab zum Aufladen des Elektroskops mit positiven Ladungsträgern. Vorne rechts: Hasenfell mit Plastikstab zum Aufladen des Elektroskops mit negativen Ladungsträgern. Fotografin: Kim Kappl.]]
	</div>		</div>