Der Photoeffekt und der Welle-Teilchen-Dualismus sind fundamentale Konzepte der Quantenphysik, die unser Verständnis von Licht und Materie revolutioniert haben.
Der äußere Photoeffekt beschreibt, wie Elektronen durch Lichteinwirkung aus Metalloberflächen herausgelöst werden. Dies funktioniert nur ab einer bestimmten Grenzfrequenz, die für jedes Material spezifisch ist. Dieses Phänomen lässt sich nicht mit dem klassischen Wellenmodell des Lichts erklären. Einstein führte dafür die Lichtquantenhypothese ein, wonach Licht aus einzelnen Energiepaketen - den Photonen - besteht. Photonen sind masselose Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und deren Energie von ihrer Frequenz abhängt. Im Alltag findet der Photoeffekt vielfältige Anwendungen, beispielsweise in Solarzellen, Photodioden oder beim Röntgen.
Der Welle-Teilchen-Dualismus zeigt, dass Quantenobjekte wie Licht oder Elektronen sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften besitzen. Dies wird besonders im berühmten Doppelspaltexperiment deutlich, bei dem einzelne Teilchen ein Interferenzmuster erzeugen - ein typisches Wellenphänomen. Dieser scheinbare Widerspruch ist ein Kernaspekt der Quantenphysik. Die Eigenschaften von Photonen und anderen Quantenobjekten lassen sich nicht mit klassischen Vorstellungen erfassen. Sie zeigen ihr Wellen- oder Teilchenverhalten je nach Art der Messung. Diese Dualität ist fundamental für unser modernes Verständnis der Materie und hat weitreichende Konsequenzen für die technologische Entwicklung, von der Lasertechnik bis zur Quantencomputation.