Übung Nr.1

Abgabetermin: Montag, d. 25. April 2005

Aufgabe 1: (5 Punkte)
Argon mit der relativen Atommasse von 39,9 hat in der van der Waalschen Zustandsgleichung eine kritische Dichte von $\rho_{kr} = 0,531 \; g \cdot cm^{-3}$. Schätzen Sie hieraus den Atomradius ab.
Aufgabe 2: (5 Punkte)
1911 hat Robert A. Millikan mit der Versuchsanordnung auf der Rückseite dieses Blattes die Elementarladung bestimmt. Beschreiben Sie den Aufbau und den Versuchsablauf. Geben Sie die zur Ladungsmessung relevanten Gleichungen an.
Aufgabe 3: (5 Punkte)
Die Austrittsarbeit eines Metallelektrons ist definiert durch die Differenz $\chi - E_{F}$. $\chi$ ist die Höhe des Potentialtopfes und $E_{F}$ die maximale kinetische Energie der Elektronen im Metall. Aus der Theorie folgt $E_{F} = (h^{2}/2m)(3n/8\pi)^{2/3}$. $n$ ist hierbei die Anzahl der Leitungselektronen pro Volumeneinheit. Berechnen Sie die Höhe des Potentialtopfes für Kalium. Die Anzahl der Leitungselektronen pro Atom ist eins, die Grenzwellenlänge beträgt $577 \; nm$.
Aufgabe 4: (5 Punkte)
Ein Element wird mit kurzwelligem Röntgenlicht bestrahlt. Das Energiespektrum der dabei emittierten Elektronen zeigt einen Abstand von $\Delta E = 200 \; keV$ zwischen dem Photopeak (Elektronen aus dem Photoeffekt) und der Comptonkante (Elektronen mit maximaler Energie aus der Comptonstreuung). Bestimmen Sie die Wellenlänge der Strahlung, die Energie der Photoelektronen und die Maximalenergie der Elektronen aus der Compton- Streuung. (Vernachlässigen Sie bei der Lösung die Austrittsarbeit beim Photoeffekt)