Seite 1: Grundlegende Konzepte des Photoeffekts

Die erste Seite führt in die grundlegenden Konzepte des Photoeffekts ein und erläutert die wichtigsten Zusammenhänge zwischen den beteiligten physikalischen Größen.

Definition: Der Photoeffekt beschreibt die Emission von Elektronen aus einem Material, wenn es mit Licht bestrahlt wird.

Die Eigenschaften der herausgelösten Elektronen hängen von verschiedenen Faktoren ab:

1. Wellenlänge und Frequenz des Lichts: Je kleiner die Wellenlänge (bzw. je größer die Frequenz), desto schneller sind die herausgelösten Elektronen. Die Anzahl der Elektronen bleibt dabei konstant.

2. Grenzfrequenz: Es gibt eine bestimmte Wellenlänge bzw. Frequenz, unterhalb derer keine Elektronen mehr herausgelöst werden.

3. Lichtintensität: Die Amplitude des Lichts beeinflusst die Anzahl der herausgelösten Elektronen.

4. Materialeigenschaften: Der Austritt der Elektronen ist vom verwendeten Metall abhängig.

Vocabulary: Die Austrittsarbeit (WA) ist die Energie, die überwunden werden muss, um Elektronen aus dem Material herauszulösen. Sie ist materialabhängig und wird durch den y-Achsenabschnitt in einem Energie-Frequenz-Diagramm dargestellt.

Die Energie eines Photons wird durch die Formel Wp = h * f beschrieben, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist. Dieses Wirkungsquantum ist eine fundamentale Konstante in der Quantenphysik und beschreibt die Steigung im Energie-Frequenz-Diagramm.

Example: Bei der Bestrahlung einer Metallplatte mit Licht wird ein Teil der eingestrahlten Energie für die Austrittsarbeit verwendet, während der Rest als kinetische Energie auf die Elektronen übertragen wird: WPe = WP - WA

Die Geschwindigkeit der herausgelösten Elektronen kann mit der Formel v = √(2Wkin/me) berechnet werden, wobei Wkin die kinetische Energie und me die Elektronenmasse ist.

Highlight: Ein wichtiger Aspekt des Photoeffekts ist, dass die Masse eines Photons von seiner Frequenz abhängt: m = h*f/c², wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Dies unterstreicht den Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts.