EXP: Photoeffekt
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Photoeffekt: Eine Zinkplatte wird negativ geladen. Durch Beleuchten mit UV-Licht einer Quecksilberdampflampe entlädt sich die Platte, der Ausschlag des Elektroskops geht zurück. Wenn eine Glasplatte den UV-Anteil des Lichts filtert, entlädt sich das Elektroskop nicht. |
Hochfrequentes Licht löst Elektronen aus Metalloberflächen.
Messung der Energie der Elektronen
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Die kinetische Energie der ausgelösten Elektronen hangt linear von der Frequenz des eingestrahlten Lichts ab. Der Energiebetrag W wird benötigt, um die Elektronen aus dem Metall frei zu setzen, er hängt vom Material ab. |
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Die Energie W gibt an, wie viel Energie zur Freisetzung eines Elektrons aus dem Metall erforderlich ist. |
Licht der Frequenz $f$ besteht aus Quanten (Lichtteilchen) mit der Energie `E=h\cdot f` (Planck'sches Wirkungsquantum $h = 6,63\cdot 10^{-34}$ Js),
Einsteins Erklärung des lichtelektrischen Effekts
Einstein schrieb in seiner bahnbrechenden Arbeit „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“:
„Nach der Auffassung, dass das einfallende Licht aus Quanten der Energie $E=h\cdot f$ bestehe, lässt sich die Erzeugung von Elektronen durch Licht folgendermaßen auffassen. In die oberflächliche Schicht des Körpers dringen Lichtquanten ein, und deren Energie verwandelt sich wenigstens zum Teil in kinetische Energie von Elektronen. Die einfachste Vorstellung ist die, dass ein Lichtquant seine ganze Energie an ein einziges Elektron abgibt. Außerdem muss jedes Elektron beim Verlassen des Körpers eine (für den Körper charakteristische) Arbeit $W$ verrichten.“
Damit sagte Einstein voraus, dass die Elektronen mit der kinetischen Energie
$E_k=\frac{m\cdot v^2}{2} = h\cdot f - W$