Aufgabe Vorschlag B2 - 2 (2.1-2.2) · Abitur Hessen Physik GK 2021

Thema: Photonen und Photoeffekt · Aus der Prüfung GK (2021)

Aufgabenstellung

Aufgabe 2

Im Folgenden werden die Eigenschaften von Quantenobjekten betrachtet.

2.1

Berechnen Sie die Energie und die Masse eines Photons der Wellenlänge von λ=546 nm\lambda = 546\text{ nm}.

2.2

Die Sonne hat eine Strahlungsleistung von P=3,845⋅1026 WP = 3{,}845 \cdot 10^{26}\text{ W}. Vereinfachend wird angenommen, dass das Sonnenlicht eine mittlere Wellenlänge von 546 nm546\text{ nm} besitzt.

Die Anzahl der von der Sonne in der Zeit tt emittierten Photonen kann mit der Formel

n=P⋅t⋅λh⋅cn = \frac{P \cdot t \cdot \lambda}{h \cdot c}

berechnet werden.

Leiten Sie diese Formel her.

Berechnen Sie die Anzahl der von der Sonne pro Sekunde emittierten Photonen.

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag B2 - 2 (2.1-2.2) · Abitur Hessen Physik GK 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

2.1 Berechnen Sie die Energie eines Photons der Wellenlänge von λ = 546 nm.

Lösung: 3,64⋅10−193{,}64 \cdot 10^{-19} J

2.1 Berechnen Sie die Masse eines Photons der Wellenlänge von λ = 546 nm.

Lösung: 4,05⋅10−364{,}05 \cdot 10^{-36} kg

2.2 Leiten Sie diese Formel her.

Lösung: P=Et=n⋅EPht=n⋅h⋅cλ⋅t  ⟹  n=P⋅t⋅λh⋅cP = \frac{E}{t} = \frac{n \cdot E_\text{Ph}}{t} = \frac{n \cdot h \cdot c}{\lambda \cdot t} \implies n = \frac{P \cdot t \cdot \lambda}{h \cdot c}

2.2 Berechnen Sie die Anzahl der von der Sonne pro Sekunde emittierten Photonen.

Lösung: 1,06⋅10451{,}06 \cdot 10^{45}

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