Albert Einstein

Photoelektrischer Effekt

Sebastian Glantschnig

Biographie

1879: Geburt in Ulm am 14.März 1896: Beginn des mathematisch-

physikalischen Fachlehrerstudiums am Polytechnikum Zürich

1900: Diplom als Fachlehrer für Mathematik und Physik

1902-1909: Technischer Vorprüfer am Eidgenössischen Amt für geistiges Eigentum (Patentamt) in Bern

Annus mirabilis 1905

Arbeit „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“ zum photoelektrischen Effekt

Dissertation „Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen“

Arbeit „Über die von der molekular-kinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen“ zur brownschen Molekularbewegung

Annus mirabilis 1905

Abhandlung „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“

Nachtrag „Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?“ (E = mc²)

→Spezielle Relativitätstheorie

Carl Friedrich von Weizsäcker: „Vier Publikationen über verschiedene Themen, deren jede, wie man heute sagt, nobelpreiswürdig ist“

Biographie

1908: Habilitation an der Berner Universität, nachdem sie diese im Vorjahr abgelehnt hatte

1909: Dozent für theoretische Physik an der Universität Zürich

1914-1932: „Berliner Jahre“ Forschung an der Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin

1916: Fertigstellung der Allgemeinen Relativitätstheorie

Biographie 1921: Nobelpreis für Physik 1932-1955: Übersiedeling in die USA nach

Princeton. Anstellung am Institute for Advanced Studies.

1939: Unterzeichnung der Aufforderung an den amerikanischen Präsidenten, den Bau der Atombombe voranzutreiben

1945: Gründung des "Emergency Committee of Atomic Scientists"

1955: Einstein starb am 18. April 1955 im Alter von 76 Jahren in Princeton

Historischer Überblick

Die Natur des Lichts Newton: Licht besteht aus Partikeln Huygens: Theorie der Wellennatur des

Lichts Maxwell: Verbindung von Elektrodynamik

und Optik (Maxwell-Gleichungen)

→ Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen

Die Entdeckung des photoelektrischen Effekts

Hertz: 1886, Arbeit mit Radiowellen Hallwachs: 1888, Bestrahlung geladener

Zinkplatten Thomson: 1899, die vom Metall

emittierten Ladungen sind identisch mit den von ihm 1897 entdeckten Elektronen

Lenard: Nachweis von Elektronen-emission an verschiedenen bestrahlten Oberflächen

Der photoelektrische Effekt

Die Physik Albert Einsteins:http://www.youtube.com/watch?v=nCdESULL6cA&feature=related

Der photoelektrische Effekt

3 Arten Äußerer photoelektrischer Effekt (auch

Photoemission oder Hallwachs-Effekt) Herauslösen von Elektronen aus Metalloberflächen durch Bestrahlung

Innerer photoelektrischer Effekt tritt in Halbleitern auf

Atomarer Photoeffekt (Photoinisation) Ionisation von Atomen oder Molekülen durch Bestrahlung mit Licht genügend hoher Frequenzen

Äußerer photoelektrischer Effekt

Elektromagnetisches Spektrum

Klassische Vorhersagen

Licht als transversale elektromagnetische Welle mit Wellenlänge λ, die sich mit Lichtgeschwindigkeit c ausbreitet.

Die Energie einer Welle wird auf eine große Anzahl von Elektronen aufgeteilt

Sowohl die Anzahl als auch die noch vorhandene kinetische Energie der ausgetretenen Elektronen nimmt mit wachsender Lichtintensität zunehmen

Emission der Photoelektronen umso später je geringer die Intensität

Experimentelle Ergebnisse Es existiert eine Grenzfrequenz ν0,

unterhalb derer keine Elektronen emittiert werden,unabhängig von der Intensität des eingestrahlten Lichts.

Die kinetische Energie dieser Elektronen ist proportional ihrer Frequenz ν abzüglich der Grenzfrequenz ν0

Die Freisetzung der Elektronen beginnt sofort bei Einfall des Lichtes

Die Anzahl der ausgelösten Elektronen ist proportional zur Bestrahlungsstärke

Einsteins Erklärung

Grundlage war Planck'sche Strahlungshypothese (1900):

Licht besteht aus einem Strom von Teilchen, den Photonen

Deren Energie E ist das Produkt aus der Frequenz ν des Lichts und dem Planckschen Wirkungsquantum h.

Ephoton = hν =hc/λ h =

Einsteins Erklärung

Ekin = hν - WA

Der photoelektrische Effekt

Appletshttp://www.walter-fendt.de/ph14d/photoeffekt.htm

http://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric_en.jnlp

http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/kap28/PhotoEffect/photo.htm

Versuchssammlunghttp://www.leifiphysik.de/web_ph12/versuche/09fotoeff/index.htm

Weitere Materialienhttp://ne.lo-net2.de/selbstlernmaterial/p/a/pe/peindex.html

Einsteins Erklärung

1916, Experimentelle Bestätigung durch Millikans Arbeit: „Quantenbeziehungen beim photoelektrischen Effekt

→ der photoelektrische Effekt war eines der Schlüsselexperimente zur Begründung der Quantenphysik

(Welle-Teilchen-Dualismus)

Der Nobelpreis

1922: Verleihung des Nobelpreises für Physik rückwirkend für das Jahr 1921

Einstein war zwischen 1908 und 1922 fast jedes Jahr für den Preis nominiert, jedoch Hinweis auf den Mangel experimenteller Bestätigungen

Streit zwischen der Schweiz und Deutschland

Literaturliste Bührke, T. (2004). Albert Einstein Herrmann, K. (1994). Der Photoeffekt. Grundlagen

der Strahlenmessung Zankl, H. (2005). Nobelpreise. Brisante Affairen,

umstrittene Entscheidungen Ziegelmann, H. (2005). Albert Einstein. Leben und

Werk http://physik.uni-graz.at/~cbl/QM/contents/Projekte_2004/p1/

G7_Photoeffekt.pdf Zugriff am 21.10.2011

http://de.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein Zugriff am 21.10.2011

http://www.dhm.de/lemo/html/biografien/EinsteinAlbert/ Zugriff am 21.10.2011

http://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt Zugriff am 22.10.2011