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Tesla und der Photo-Effekt

 
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Fr Nov 06, 2009 11:34 am    Titel: Tesla und der Photo-Effekt Antworten mit Zitat

Irgendwie hat sich mir die Frage ergeben, ob der Photo-Effekt im nicht Weltraum überhaupt eine Rolle spielt.

Auf der englischen Wiki-Seite ist das Tesla-Patent US685957 als Beispiel angegeben, welches wir wohl alle kennen. Das berühmte Stück Metall, welches bedingt durch den Photo-Effekt ein Stück Metall lädt.

Hier der Auszug aus Wiki:

Zitat:
Nikola Tesla described the photoelectric effect in 1901. He described such radiation as vibrations of aether of small wavelengths which ionized the atmosphere. On November 5, 1901, he received the patent US685957, Apparatus for the Utilization of Radiant Energy, that describes radiation charging and discharging conductors. This was done by using a metal plate or piece of mica exposed to "radiant energy". Tesla used this effect to charge a capacitor with energy by means of a conductive plate, making a solar cell precursor. The radiant energy threw off with great velocity minute particles (i.e., electrons) which were strongly electrified. The patent specified that the radiation (or radiant energy) included many different forms. These devices have been referred to as "Photoelectric alternating current stepping motors".[citation needed]

In practice, a polished insulated metal plate or other conducting-body in radiant energy (e.g. sunlight) will gain a positive charge as electrons are emitted by the plate. As the plate charges positively, electrons form an electrostatic force on the plate (because of surface emissions of the photoelectrons), and "drain" any negatively charged capacitors. In his patent application, Tesla noted that as the rays or radiation fall on the insulated conductor (which is connected to a capacitor), the capacitor will indefinitely charge electrically.[11]




Was ich ein wenig seltsam finde ist, dass die Metallplatte isoliert sein soll (mit einem Isolator überzogen).
Wenn man das tut, dann können doch die Elektronen nicht mehr aus dem Metall austreten, oder wie sehe ich das?
Zusatzfrage: Die maximal Erreichbare Spannung ist wohl von der Frequenz der einstrahlenden Photonen abhängig, denn diese entscheiden die kinetische Energie der herausgelösten Elektronen. Und die Elektronen müssen ja gegen die Anziehung wieder an die Platte selbst ankämpfen, da diese ja positiv geladen wird. Sehe ich das richtig?

Tesla hatte ja auch die Idee, dass man damit Zielgerichtet Info und oder Energie übertragen kann. Dafür müsste man aber eine Wellenlänge finden, welche nicht(kaum) von Luft absorbiert wird und dennoch einen gehörigen Photo-Effekt aufweist. Glaub nicht, dass das geht. Ich denke da wären heutige Richtstrahler bereits einiges effizienter...
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Denker



Anmeldedatum: 11.03.2008
Beiträge: 519
Wohnort: Bayern 91

BeitragVerfasst am: Fr Nov 06, 2009 11:45 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Sowasaberauch

Zitat:
welches bedingt durch den Photo-Effekt ein Stück Metall lädt.

Ich vermute, es ist das Gegenteil !

Zu Beginn Ist die Platte über einen Schalter mit dem Boden verbunden ( geerdet ) dadurch besitzt die Platte das gleiche Potential wie die Erde.

Jetzt öffnet der Schalter, und die Platte entlädt sich durch den Photoeffekt.
Wir haben jetzt einen Potentialunterschied ( Spannung ) zwischen Platte und Erde Wink

Das ganze wiederholt sich ständig...

https://lp.uni-goettingen.de/get/text/1556

http://www.pctheory.uni-ulm.de/didactics/quantenchemie/html/PhEff-F.html

Warum die Platte isoliert sein soll verstehe ich auch nicht.
Ich werde mal Tüftler fragen, der ist Elektroingenieur

Zitat:
In practice, a polished insulated metal plate or other conducting-body

Könnte damit gemeint sein, das die Platte isoliert gegen Erde sein soll, und nicht die ganze Platte ?


Gruß Sandro
_________________
Die Frage ist nicht ob es funktioniert, sondern wie !
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: So Nov 08, 2009 12:31 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ich vermute, es ist das Gegenteil !


Nene, wir meinen schon das gleiche. Mit "lädt" habe ich positiv laden gemeint, denn es werden ja Elektronen rausgepfeffert. Aber eben diese Elektronen können ja nur aus dem Metall physisch austreten, wenn nichts im Weg ist. Wenn ich das Ding mit einem Isolator überziehe, können doch die Elektronen nicht mehr austreten? ? ?


Aber vielen Dank für die Links. Da steht eben auch der Hinweis, dass duch das positive Laden die Elektronen gleich wieder angezogen werden. Was aber, wenn man eine Metallkugel hat und diese von Innen beleuchtet. Bedingt durch den berühmten "Faraday-Effekt" (homogenes E-Feld innerhalb der Kugel) werden die Elektronen nicht wieder vom Metall angezogen. D.h. so müsste sich die Kugel dennoch positiv aufladen lassen.
So müsste der Photo-Lade-Effekt(oder auch entlade, wie immer man das definieren will) auch imstande sein ein Körper nicht nur wieder auf Neutral zu bringen, sondern eben auch auf eine positive Spannung.

Das Problem hierbei wären halt die Elektronen in der Mitte der Kugel, die halt irgendwann wieder eine Innenwand treffen und sich dadurch die Kugel wieder entlädt.

Hmm, nehmen wir Mal an, man würde das Licht immer nur Pulsweise auf's Metall lassen (Rad). Wenn nun kurz die Elektronen rausgeschleudert werden, sollte die Kugel ja kurz positiv geladen werden. Wenn man diese jetzt entlädt (auf Neutral) und danach die inneren Elektronen wieder auftreffen, dann lädt sich die Kugel danach negativ auf. Wenn man diese dann wieder entlädt auf neutral ist man wieder am Anfang. Ein kleiner Schwingkreis könnte das einfach bewerkstelligen.
Das wäre dann eine Art "AC-Solarzelle". Aber die Energieausbeute bedingt durch den Metall-Photo-Effekt wird wohl minimal sein, und parktisch nicht als Solarzelle nutzbar oder? Weiss da jemand mehr darüber?

Hmm, Ok, dann ist man technisch gesehen schon bald wieder bei den Farnsworth Multipactors...
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Di Nov 10, 2009 11:24 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hab mich gerade noch was gefragt:

Wenn die Elektronen durch das Licht kurzzeitig ins innere der Kugel austreten und dadurch die Kugel selbst positiv wird. Kann man dann überhaupt diese positive Ladung von der Kugel elektrisch ableiten?
Diese Elektrostatik-Sachen sind ja immer ein wenig tricky, und nicht immer gleich so, wie man es auf den ersten Blick meint.

Das würde ja ein wenig auf die Frage rauslaufen, ob man bei einem Kondensator nur 1e Seite entladen kann, was wohl glaube ich eben nicht der Fall ist. (Eine Seite des Kondensators wären die freien Elektronen, die andere Seite die positiv geladene Kugel)
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citral



Anmeldedatum: 22.11.2009
Beiträge: 24

BeitragVerfasst am: Di Nov 24, 2009 1:45 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:
Irgendwie hat sich mir die Frage ergeben, ob der Photo-Effekt im nicht Weltraum überhaupt eine Rolle spielt.

Auf der englischen Wiki-Seite ist das Tesla-Patent US685957 als Beispiel angegeben, welches wir wohl alle kennen. Das berühmte Stück Metall, welches bedingt durch den Photo-Effekt ein Stück Metall lädt.

Hier der Auszug aus Wiki:

Zitat:
Nikola Tesla described the photoelectric effect in 1901. He described such radiation as vibrations of aether of small wavelengths which ionized the atmosphere. On November 5, 1901, he received the patent US685957, Apparatus for the Utilization of Radiant Energy, that describes radiation charging and discharging conductors. This was done by using a metal plate or piece of mica exposed to "radiant energy". Tesla used this effect to charge a capacitor with energy by means of a conductive plate, making a solar cell precursor. The radiant energy threw off with great velocity minute particles (i.e., electrons) which were strongly electrified. The patent specified that the radiation (or radiant energy) included many different forms. These devices have been referred to as "Photoelectric alternating current stepping motors".[citation needed]

In practice, a polished insulated metal plate or other conducting-body in radiant energy (e.g. sunlight) will gain a positive charge as electrons are emitted by the plate. As the plate charges positively, electrons form an electrostatic force on the plate (because of surface emissions of the photoelectrons), and "drain" any negatively charged capacitors. In his patent application, Tesla noted that as the rays or radiation fall on the insulated conductor (which is connected to a capacitor), the capacitor will indefinitely charge electrically.[11]




Was ich ein wenig seltsam finde ist, dass die Metallplatte isoliert sein soll (mit einem Isolator überzogen).
Wenn man das tut, dann können doch die Elektronen nicht mehr aus dem Metall austreten, oder wie sehe ich das?


Kommt vermutlich darauf an wie dick die Isolation ist. Vielleicht gibt es auch Elektronen die durchtunneln? Wie stark sich die Photoplatte aufladen kann solange sie nicht geerdet ist, wird zum Beispiel bei der sogenannten Kompensationsmethode bestimmt, wo man ermittelt, ab welcher Gegenspannung keine Elektronen (via Hallwachs-Effekt) mehr austreten können. Ist die Platte mit Erde verbunden fließen Elektronen nach, wenn der Widerstand zur Erde wesentlich kleiner ist als der zu den herausgelösten Elektronen. Sind die nun durch die Isolationsschicht von der Platte getrennt wäre es ganz interessant herauszufinden ob sie von der Luft weggetragen werden können. Vielleicht sollte die Isolation aus einem Material sein, das sich gegen Luft in der triboelektrischen Reihe gerne positiv lädt. Welche transparenten Isolatoren gab es denn zu Teslas Zeiten? Glas, Wachs oder vielleicht Gelatine? Selen wäre wohl ein relativ interessantes Material für die Photoplatte...

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:
Zusatzfrage: Die maximal Erreichbare Spannung ist wohl von der Frequenz der einstrahlenden Photonen abhängig, denn diese entscheiden die kinetische Energie der herausgelösten Elektronen. Und die Elektronen müssen ja gegen die Anziehung wieder an die Platte selbst ankämpfen, da diese ja positiv geladen wird. Sehe ich das richtig?


Wie oben gesagt, es gibt an der isolierten Platte auch eine Spannung die überhaupt verhindern kann das Elektronen austreten können. Ab einer gewissen Aufladung sollte die Platte sogesehen gar nichtmehr auf Licht reagieren.

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:
Tesla hatte ja auch die Idee, dass man damit Zielgerichtet Info und oder Energie übertragen kann. Dafür müsste man aber eine Wellenlänge finden, welche nicht(kaum) von Luft absorbiert wird und dennoch einen gehörigen Photo-Effekt aufweist. Glaub nicht, dass das geht. Ich denke da wären heutige Richtstrahler bereits einiges effizienter...


Keine Ahnung wie er sich das vorgesellt hat, ich wüsste es aber gerne^^

Grüße
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MickeyMaus



Anmeldedatum: 09.07.2007
Beiträge: 139

BeitragVerfasst am: Mo Feb 08, 2010 10:02 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ich verstehe gar nicht was diese komische Mechanik da macht bzw. wie die überhaupt funktioniert.
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mo Feb 08, 2010 10:30 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ich verstehe gar nicht was diese komische Mechanik da macht bzw. wie die überhaupt funktioniert.


Ganz Simpel. Der Kollektor oben lädt sich langsam auf. Dies lädt auch den Kondensator (die beiden verschränkten "U"s). Rechts ist eine Art umgekehrtes Elektroskop (2 dünne Metallfolien). Wenn sich der Kondensator nun lädt, so bekommen auch die Metallfolien unterschiedliche Spannungen und fangen an sich anzuziehen. Ab einer gewissen Spannung ist die Anziehung stark genug, dass sich die Folien berühren. Nun fliesst Strom und der Kondensator entlädt sich durch die Spule, welche ein Elektromagnet ist und zieht so eine Ratsche kurz an um den angeschlossenen Rotor etwas weiter zu drehen.
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