Eine erste Beschreibung des äußeren Photoeffekts lieferte Heinrich Hertz 1887 im Zuge seiner Arbeit zu elektrischen Wellen (Hertzscher Oszillator). Bei seinen Versuchen wurden mehr Ereignisse detektiert, wenn der Aufbau des Experiments mit ultraviolettem Licht bestrahlt wurde. Jedoch verfolgte er diese Tatsache nicht weiter und somit war es erst Wilhelm Hallwachs, der dieses Phänomen 1888 gesondert untersuchte. In seinem Versuch konnte er nachweisen, dass sich metallische Platten elektrisch aufladen, wenn diese mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden.
Weitere Versuchsreihen zeigten später die Abhängigkeit zwischen der Auslösung freier Elektronen aus der Metalloberfläche und der Frequenz des bestrahlenden Lichts. Der Photoeffekt tritt erst ab bestimmten Frequenzen auf; nämlich dann, wenn die Energie des Lichts mindestens so groß ist wie die Austrittsarbeit des Elektrons, also wenn sie größer ist als die Bindungsenergie zwischen Elektron und dem Atom des Metalls.
Die klassische Physik vertrat zu dieser Zeit, aufgrund des von Thomas Young 1802 durchgeführten Doppelspaltexperiments, die Annahme, dass Licht eine Welle ist. Diese Vorstellung war unvereinbar mit den Ergebnissen des Photoeffekts.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1 Thematischer Überblick
- 2. Definition nach Einstein
- 3. Welle-Teilchen-Dualismus
- 4. Versuch
- 4.1 Versuchsaufbau
- 4.2 Durchführung
- 4.3 Auswertung
- 5. Fazit
- 6. Literaturverzeichnis
- 7. Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Facharbeit befasst sich mit dem äußeren Photoeffekt. Ziel ist es, das Phänomen zu erläutern, die historische Entwicklung der Erkenntnisse darzustellen und die eigene Durchführung eines entsprechenden Versuchs zu dokumentieren. Die Arbeit verbindet dabei klassische Physik mit den Grundlagen der Quantenphysik.
- Historische Entwicklung der Erkenntnisse zum äußeren Photoeffekt
- Einsteins Lichtquantenhypothese und ihre Bedeutung
- Der Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts
- Experimenteller Nachweis des äußeren Photoeffekts
- Zusammenhang zwischen Lichtfrequenz und Elektronenemission
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beschreibt die Themenfindung und die Motivation für die Wahl des Themas „Äußerer Photoeffekt“. Der Autor erläutert seine anfängliche Auseinandersetzung mit der Astrophysik und die Schwierigkeiten, ein passendes Thema in diesem Bereich zu finden. Die Faszination für die Quantenphysik führte zur Auswahl des äußeren Photoeffekts, unterstützt durch die Möglichkeit, einen entsprechenden Versuch an der TU Dortmund durchzuführen. Der thematische Überblick in Abschnitt 1.1 gibt einen kurzen Abriss der historischen Entwicklung der Erkenntnisse zum äußeren Photoeffekt, beginnend mit Hertz' Beobachtungen und Hallwachs' Experimenten bis hin zu Einsteins Erklärung des Phänomens.
2. Definition nach Einstein: Dieses Kapitel erläutert Einsteins Lichtquantenhypothese aus dem Jahr 1905. Einstein postulierte, dass Licht nicht kontinuierlich, sondern aus diskreten Energiequanten (Photonen) besteht, im Gegensatz zur damals vorherrschenden Maxwellschen Theorie. Diese Hypothese erklärt die experimentellen Beobachtungen des äußeren Photoeffekts, insbesondere die Unabhängigkeit der Elektronenemission von der Lichtintensität und die Abhängigkeit von der Lichtfrequenz. Die Einstein-Gleichung (Eph = Ekin + WA) wird hergeleitet und erklärt, die die Energie eines Photons mit der kinetischen Energie des emittierten Elektrons und der Austrittsarbeit des Metalls in Beziehung setzt. Die Quantisierung der Lichtenergie und die Rolle des Planckschen Wirkungsquantums werden hervorgehoben.
Schlüsselwörter
Äußerer Photoeffekt, Lichtquantenhypothese, Einstein, Welle-Teilchen-Dualismus, Photonen, Plancksches Wirkungsquantum, Austrittsarbeit, Quantenphysik, Experiment, Lichtfrequenz, Elektronenemission.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Facharbeit: Der Äußere Photoeffekt
Was ist der Inhalt dieser Facharbeit?
Die Facharbeit befasst sich umfassend mit dem äußeren Photoeffekt. Sie beinhaltet eine Einleitung mit thematischem Überblick, eine Definition des äußeren Photoeffekts nach Einstein, eine Erläuterung des Welle-Teilchen-Dualismus, die Beschreibung eines durchgeführten Experiments (inkl. Aufbau, Durchführung und Auswertung), ein Fazit, ein Literaturverzeichnis und einen Anhang. Zusätzlich werden die Zielsetzung, Themenschwerpunkte und eine Zusammenfassung der einzelnen Kapitel dargestellt.
Welche Themenschwerpunkte werden behandelt?
Die Arbeit behandelt die historische Entwicklung der Erkenntnisse zum äußeren Photoeffekt, Einsteins Lichtquantenhypothese und ihre Bedeutung, den Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts, den experimentellen Nachweis des äußeren Photoeffekts und den Zusammenhang zwischen Lichtfrequenz und Elektronenemission. Es wird die Verbindung zwischen klassischer und Quantenphysik hergestellt.
Was ist die Zielsetzung der Arbeit?
Ziel der Arbeit ist es, den äußeren Photoeffekt zu erläutern, die historische Entwicklung der Erkenntnisse darzustellen und die eigene Durchführung eines entsprechenden Versuchs zu dokumentieren.
Wie wird der äußere Photoeffekt definiert?
Die Arbeit erläutert die Definition des äußeren Photoeffekts nach Einsteins Lichtquantenhypothese. Einstein postulierte, dass Licht aus diskreten Energiequanten (Photonen) besteht, im Gegensatz zur damals vorherrschenden Maxwellschen Theorie. Diese Hypothese erklärt die experimentellen Beobachtungen des äußeren Photoeffekts, insbesondere die Unabhängigkeit der Elektronenemission von der Lichtintensität und die Abhängigkeit von der Lichtfrequenz. Die Einstein-Gleichung (Eph = Ekin + WA) wird hergeleitet und erklärt.
Welche Rolle spielt der Welle-Teilchen-Dualismus?
Die Arbeit thematisiert den Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts als zentralen Aspekt beim Verständnis des äußeren Photoeffekts. Dieser Dualismus wird im Kontext der experimentellen Beobachtungen und der Einsteinschen Lichtquantenhypothese erklärt.
Wird ein Experiment beschrieben?
Ja, die Arbeit beschreibt ein eigenes Experiment zum äußeren Photoeffekt, inklusive Versuchsaufbau, Durchführung und Auswertung.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Äußerer Photoeffekt, Lichtquantenhypothese, Einstein, Welle-Teilchen-Dualismus, Photonen, Plancksches Wirkungsquantum, Austrittsarbeit, Quantenphysik, Experiment, Lichtfrequenz, Elektronenemission.
Welche Kapitel enthält die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in folgende Kapitel: Einleitung (mit thematischem Überblick), Definition nach Einstein, Welle-Teilchen-Dualismus, Versuch (mit Unterkapiteln zu Aufbau, Durchführung und Auswertung), Fazit, Literaturverzeichnis und Anhang.
Wo finde ich weitere Informationen?
Die Arbeit enthält ein Literaturverzeichnis, das weitere Informationen zu den behandelten Themen bietet.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2020, Äußerer Photoeffekt mit Versuch, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1185976
