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:
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Wellenlänge und Frequenz des Lichts: Je kleiner die Wellenlänge bzw.jegro¨ßerdieFrequenz, desto schneller sind die herausgelösten Elektronen. Die Anzahl der Elektronen bleibt dabei konstant.
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Grenzfrequenz: Es gibt eine bestimmte Wellenlänge bzw. Frequenz, unterhalb derer keine Elektronen mehr herausgelöst werden.
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Lichtintensität: Die Amplitude des Lichts beeinflusst die Anzahl der herausgelösten Elektronen.
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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.