Photoeffekt / Photoelektrischer Effekt

Mit dem Photoeffekt - oftmals auch photoelektrischer Effekt genannt - befassen wir uns in diesem Artikel. Dabei erklären wir euch, was man unter dem Photoeffekt versteht und geben entsprechende Formeln an. Dieser Artikel gehört zu den Grundlagen der Quantenphysik.

Zunächst ein kurzer Satz für alle, die nur eine schnelle Definition benötigen: Unter dem äußeren photoelektrischen Effekt versteht man das Freisetzen von Elektronen aus einer Oberfläche, die von Licht getroffen wird. Was es damit nun genauer auf sich hat und wie man mit diesem Effekt rechnet, behandeln wir in den folgenden Abschnitten.

Photoelektrischer Effekt: Was ist das?

Ein kleines Experiment: Wir haben eine Lichtquelle und bestrahlen damit eine metallische Oberfläche, zum Beispiel eine Zinkplatte. Dadurch werden aus der Metalloberfläche Elektronen herausgelöst.  Dieser Effekt tritt zwar auch bei anderen Stoffen auf, lässt sich jedoch bei Metallen am einfachsten beobachten. Die folgende Grafik zeigt diesen Zusammenhang:

Grafik: Elektronen lösen sich aus einer Zinkplatte.

Photoeffekt Formeln

Dieser Abschnitt gibt zahlreiche Formeln an, um mit dem Photoeffekt rechnen zu können. Dabei werden auch die einzelnen Variablen näher erläutert und deren Einheit angegeben.

Photoeffekt Formeln:

Dabei ist:

• "W_K" die kinetische Energie der Elektronen in Joule [ J ]
• "m" die Elektronen-Masse in Kilogramm [ kg ]
• "v" die Elektronen-Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde [ m / s ]
• "W_A" die Austrittsarbeit in Joule [ J ]

Energiebilanz Formel:

Dabei ist:

• "W_K" die kinetische Energie der Elektronen in Joule [ J ]
• "h" ist das plancksche Wirkungsquantum in Joule-Sekunde [ Js ]
• "f" ist die Frequenz des Lichts in eins pro Sekunde [ 1 / s ]
• "W_A" die Austrittsarbeit in Joule [ J ]

Grenzfrequenz Formel:

Dabei ist:

• "f_G" ist die Grenzfrequenz in 1 pro Sekunde [ 1 / s ]
• "W_A" die Austrittsarbeit in Joule [ J ]
• "h" ist das plancksche Wirkungsquantum in Joule-Sekunde [ Js ]

Lichtfrequenz:

Dabei ist:

• "c" die Lichtgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde [ m / s ]
• "f" die Lichtfrequenz in eins pro Sekunde [ 1 / s ]
• "λ" die Wellenlänge des Lichts in Meter [ m ]

Hinweis:

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