Der Lichtelektrische Effekt und die Lichtquantenhypothese

Präsentation zum Thema: "Der Lichtelektrische Effekt und die Lichtquantenhypothese"—  Präsentation transkript:

1 Der Lichtelektrische Effekt und die Lichtquantenhypothese

2 Inhaltsangabe Lichtelektrischer Effekt - Versuchsaufbau
- Versuchsbeschreibung - Versuchbeobachtung - Erklärung - Bedingung 2. Lichtquantenhypothese

3 Der Lichtelektrische Effekt
Versuchsaufbau: Materialien: Quecksilberlampe Gitter Zinkplatte Stromempfindlicher Messverstärker Hochspannung

4 Der Lichtelektrische Effekt (Skizze)

5 Der Lichtelektrische Effekt
Versuchsbeschreibung Quecksilberlampe sendet Lichtstrahlen an ein positiv geladenes Gitter (Gitter an ein Stromverstärkermessgerät angeschlossen) Von dem Gitter aus trifft das Licht auf eine Zinkplatte Die Zinkplatte ist negativ geladen,da sie an einer negativen Hochspannung angeschlossen ist

6 Der Lichtelektrische Effekt
Versuchsbeobachtung Das Messgerät zeigt einen Strom an,wenn die Quecksilberlampe eingeschaltet ist Würde man ein Blatt Papier zwischen die Zinkplatte und dem Gitter schieben, würde kein Strom angezeigt werden

7 Der Lichtelektrische Effekt
Erklärung Strahlt die Quecksilberlampe Lichtstrahlen auf die Zinkplatte aus -> werden Elektronen herausgelöst (auch Ionisierung genannt) Da an dem Gitter eine negative Spannung angelegt ist, werden die freigelassenen Elektronen von diesem angezogen Es entsteht ein Stromfluss

8 Der Lichtelektrische Effekt
Bedingungen Der lichtelektrische Effekt kann nur unter folgenden Bedingungen auftreten: Frequenz des Lichtes größer als die Grenzfrequenz Licht muss UV-Strahlung inne haben Eine Ablöse- und Austrittsarbeit muss vorhanden sein -> diese wird durch den Aufprall eines Photons auf ein Elektron abgegeben -> somit kann das Elektron aus der Zinkplatte austreten

9 Die Lichtquantenhypothese
Allgemeines über die Lichtquantenhypothese Aufgestellt von Albert Einstein (1905) (Nobelpreis 1921) Die Lichtquantenhypothese besagt: Licht kann keine beliebigen Energieinhalte annehmen -> sondern ist gequantelt dient als Erklärung des lichtelektrischen Effekts

10 Die Lichtquantenhypothese
Erläuterung der Lichtquantenhypothese Die Anfänge für die Lichtquantenhypothese lieferte Max Planck -> er beschrieb die Strahlungsverteilung eines schwarzen Körpers -> für diese Beschreibung setzte er voraus, dass elektromagnetische Strahlung in Quanten auftritt -> dazu muss diese Strahlung eine gewisse Energie besitzen -> E = hv (v = Frequenz; h = Plancksches Wirkungsquantum (6,626 x Js ))

11 Die Lichtquantenhypothese
Albert Einsteins Theorie, die in Analogie zu der von Max Plancks Theorie steht, besagt: -> das Licht ist nicht kontinuierlich im Raum verteilt -> es ist in kleinen „Paketen“ quantisiert

12 Die Lichtquantenhypothese
Die beiden Thesen unterscheiden sich allerdings darin : -> Planck sagt, dass Licht nur in Quanten absorbiert oder emittiert wird -> Einstein allerdings behauptet, dass das Licht selbst aus Teilchen besteht (Photonen) Die Energie der Photonen (Lichtquant) wird durch folgende Formel beschrieben :

13 Die Lichtquantenhypothese
Einsteins Erklärung des lichtelektrischen Effekts mit Hilfe seiner aufgestellten Theorie Einstein erklärte mit Hilfe seiner Hypothese den lichtelektrischen Effekt : -> diesen erklärte er mit seiner Formel der Energiebilanz des lichtelektr. Effekts -> auf seiner Grundlage, dass Licht aus Strom von einzelnen Photonen (Lichtquanten) mit der Energie -> E = hv besteht

14 Die Lichtquantenhypothese
-> somit folgt : trifft ein Photon auf Metall, kann die oben genannte Energie von einem Elektron absorbiert werden -> übersteigt die absorbierte Energie die Austrittsarbeit, wird das Elektron emittiert

15 Der lichtelektrische Effekt und die Lichtquantenhypothese
Zusammenfassung Die Lichtquantenhypothese gibt die Erklärung für den lichtelektr. Effekt Licht ist ein Photonenstrom ( Lichtquantenstrom) Ein Elektron absorbiert beim lichtelektr. Effekt jeweils die Energie eines Photons Die Energie eines jeden Photons beträgt E = hv

16 Quellenverzeichnis Metzler Physikbuch