Einsteins Deutung

Zuerst betrachten wir, was man nach der klassischen Vorstellung erwarten würde und welche Widersprüche sich im Versuch ergaben.

Widersprüche zur klassischen Erwartung

Ausgehend vom Wellencharachter des Lichts würde man folgendes erwarten.

Erwartung

Beobachtung

Energie abhängig von der Amplitude (Intensität) des Lichts

Abhängig von der Wellenlänge

Kontinuierliche Aufnahme der Energie und zeitliche Verzögerung bis zum Auftreten des Effekts

Photoeffekt ist instantan

Lichtquanten

Anstatt Licht nur als Welle zu betrachten, geht Einstein von sogenannten Lichtquanten aus. Diese Lichtquanten enthalten die Energie des Lichtes und sind zählbar, bewegen sich, ohne sich zu teilen, und können nur als Ganzes absorbiert werden. Zudem ist die Energie des Quants abhängig von der Wellenlänge und alle Lichtquanten der gleichen Wellenlänge besitzen die gleiche Energie.

Ein Elektron kann somit nicht jeden möglichen Energiebetrag aufnehmen, sondern lediglich ein Lichtquant absorbieren und dessen gesamte Energie aufnehmen oder kein Lichtquant aufnehmen und damit auch keine Energie.

Später wurde die Bezeichnung Lichtquant durch den Begriff des Photons ersetzt.

Für den Versuch gilt:

Wellenlänge * %%>%% Grenzwellenlänge

Energie unzureichend

Wellenlänge %%\le%% Grenzwellenlänge

Elektronen werden gelöst

*kleine Wellenlänge bedeutet eine größere Frequenz, was einer höheren Energie entspricht

Für die Energie gilt folgender Zusammenhang: $$E_{Kin}=h\cdot f-W_A$$

wobei %%W_A%% die Austrittsarbeit und %%h%% das Plancksche Wirkungsquantum (eine Naturkonstante) darstellt.

$$E_{Photon}=h\cdot f$$

beschreibt somit den Zusammenhang von Frequenz und der Energie eines Photons.

Grafische Darstellung

Bei höherer Intensität werden mehr Elektronen pro Zeiteinheit emittiert, was zu einem höheren Photostrom, aber nicht zu höherer Spannung (Energie der Elektronen) führt.

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