Quantenphysik: Elektronenbeugung und Photoeffekt
Die Physik Leistungskurs BW Thematik der Elektronenbeugungsröhre demonstriert fundamentale Prinzipien der Quantenphysik. In dieser Apparatur wird zwischen Kathode und Anode ein elektrisches Feld aufgebaut, wodurch Elektronen in Richtung eines Fluoreszenzschirms beschleunigt werden. Bei der Interaktion mit einer polykristallinen Graphitfolie erfolgt die Beugung der Elektronen, wobei der Einfallswinkel dem Ausfallswinkel entspricht. Dieses Phänomen führt zur Entstehung charakteristischer Interferenzmuster mit Minima und Maxima.
Die de-Broglie-Wellenlänge, ein zentrales Konzept für Physik Abituraufgaben mit Lösungen, überträgt die Welleneigenschaften von Photonen auf Materieteilchen wie Elektronen. Diese Beziehung wird durch die Formeln E=mc² und W=hf beschrieben, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum 6,626×10−34Js darstellt.
Definition: Der Photoeffekt Hallwachseffekt beschreibt die Emission von Elektronen aus Metallen durch Bestrahlung mit Licht bestimmter Frequenz. Die Energie des einfallenden Lichts muss dabei größer sein als die Austrittsarbeit des Materials.
Der Welle-Teilchen-Dualismus zeigt sich besonders eindrucksvoll im Doppelspaltexperiment mit Elektronen. Einzelne Elektronen können scheinbar beide Spalte gleichzeitig passieren und erzeugen ein Interferenzmuster, das typisch für Welleneigenschaften ist. Sobald jedoch ein Detektor die Bahn des Elektrons bestimmt, verschwindet das Interferenzmuster, und das Elektron verhält sich wie ein klassisches Teilchen.