Ph10-Quantenphysik: Unterschied zwischen den Versionen
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| − | Steht eine Glasscheibe zwischen der Kohlebogenlampe und der Zinkplatte nimmt der Ausschlag am Elektroskop nicht ab, die negativen Ladungen bleiben auf der Zinkplatte.<br> | + | 2. Steht eine Glasscheibe zwischen der Kohlebogenlampe und der Zinkplatte nimmt der Ausschlag am Elektroskop nicht ab, die negativen Ladungen bleiben auf der Zinkplatte.<br> |
| − | Verwendet man eine andere Glasplatte (anderes Material) und bestrahlt durch diese die Zinkplatte, dann nimmt der Ausschlag am Elektroskop wieder ab, allerdings langsamer.<br> | + | 3. Verwendet man eine andere Glasplatte (anderes Material) und bestrahlt durch diese die Zinkplatte, dann nimmt der Ausschlag am Elektroskop wieder ab, allerdings langsamer.<br> |
| − | Lädt man die Zinkplatte positiv und bestrahlt sie mit dem Licht der Kohlebogenlampe, so passiert nichts. Das Elektroskop zeigt keine Entladung an, die positive Ladung bleibt auf der Zinkplatte. <br> | + | 4. Lädt man die Zinkplatte positiv und bestrahlt sie mit dem Licht der Kohlebogenlampe, so passiert nichts. Das Elektroskop zeigt keine Entladung an, die positive Ladung bleibt auf der Zinkplatte. <br> |
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3. Glas lässt nur sichtbares Licht der Kohlenbogenlampe durch.<br> | 3. Glas lässt nur sichtbares Licht der Kohlenbogenlampe durch.<br> | ||
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| + | 1. Existenz einer Grenzwellenlänge.<br> | ||
| + | Filtert man mit einer normalen Glasscheibe den UV-Anteil des Lichts der Kohlebogenlampe heraus, dann findet kein Photoeffekt statt. (Punkt 2 der Versuchsdurchführung)<br> | ||
| + | Dass überhaupt ein Photoeffekt stattfindet hängt also von der Wellenlänge des Lichts ab. Wird die Wellenlänge zu groß findet kein Photoeffekt statt. Es gibt also eine Grenzwellenlänge <math>\lambda _g</math> bei deren Überschreitung auch durch höhere Intensität des Lichtes kein Photoeffekt mehr stattfindet. | ||
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| + | 2. Vermindert man die Intensität des Lichtes (Punkt 3 der Versuchsdurchführung) so setzt der Photoeffekt wieder sofort ein, nur die Geschwindigkeit der Entladung des Elektroskops wird langsamer, es werden also weniger Elektronen aus der Metalloberfläche ausgelöst. | ||
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| + | 3. Der Photoeffekt setzt sofort ein (Punkt 1 und 3 der Versuchsdurchführung)<br> | ||
| + | Im der klassischen Betrachtungsweise könnte man davon ausgehen, dass man die Zinkplatte nur lang genug bestrahlen muss, damit Elektronen genügend Energie für den Austritt bekommen. }} | ||
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| + | {{Merksatz|MERK=Mithilfe von Lichtteilchen genügend großer Energie werden Elektronen aus einer Metalloberfläche herausgelöst.}} | ||
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| + | Albert Einstein erkärte dies erstmalig. Für seine Erklärung erhielt er 1922 den Physiknobelpreis. <br> | ||
| + | Auf [https://www.leifiphysik.de/quantenphysik/quantenobjekt-photon/geschichte/einstein-zum-photoeffekt dieser Seite] wird aus der Originalarbeit Einsteins zur Erklärung des Photoeffekts zitiert. | ||
Version vom 2. Juni 2020, 09:41 Uhr
Licht als Welle
Trifft das Licht eines Lasers auf einen Doppelspalt, dann sieht man hinter dem Laser das Interferenzbild.
Wie das Interferenzbild entsteht haben wir schon besprochen. --> Doppelspaltversuch
Christian Huygens erklärte die Beugung und Interferenz von Licht durch den Wellencharakter des Lichtes. Licht besteht aus Wellen, die sich überlagern können. Für das Verständnis der Interferenz waren seine Elementarwellen grundlegend. Eine Zusammenfassung von Licht als Welle findest du hier.
Interferenzversuche am Doppelspalt und Gitter mit weißem Licht kannst du in diesem Video sehen.
1. Lichtquellen sind selbststrahlende oder bestrahlte Objekte.
2. selbststrahlende Objekte: Glühlampe, Sonne, Sterne, Kerze, LED, Gasentladungsröhren, Glühwürmchen ...
bestrahlte Objekte: Mond, Planeten, alle von einer Lichtquelle bestehlte Körper, ...
3. Licht breitet sich geradlinig aus.
4. Schatten
5. Strahlenmodell, Wellenmodell
6. Mit dem Wellenmodell kann man die verschiedenen Farben (jede Farbe hat eine eigene Wellenlänge).
7. Das sichtbare Lichtspektrum umfasst Wellen zwischen 380nm und 780nm, (1 nm = 1·10-9m)
Licht als Teilchen
Newton stellt sich Licht nicht als Welle, sondern als Teilchen vor. Mit seinem Teilchenmodell erklärte er auch Beugung und Brechnung. Diese Vorstellungen waren aber nicht so einsichtig wie die des Wellenmodells des Lichtes.
In dieser Umfrage siehst du, dass viele Menschen durchaus nur ein Modell des Lichtes kennen.
Strahlenmodell: Ausbreitung des Lichts, Entstehung von Schatten
Wellenmodell: Brechung von Licht in einem Regenbogen oder Prisma, Interferenzen
Newtons Teilchenmodell konnte sich nicht durchsetzen, da mit dem Wellenmodell von Huygens die beobachtbaren Phänomene wie Beugung, Brechung, Interferenz einfach zu erklären waren. Wozu braucht man nun ein Teilchenmodell des Lichts?
Der Photoeffekt
 Versuch
Schaue dir dieses Video zum Photoeffekt an. Beschreibe die Versuchsdurchführung und was du beobachtet hast. |
1. Das Licht einer Kohlebogenlampe trifft auf eine Zinkplatte, welche negativ geladen ist. Sobald das Licht der Kohlebogenlampe auf die Zinkplatte trifft geht der Ausschlag am Elektroskop zurück.
2. Steht eine Glasscheibe zwischen der Kohlebogenlampe und der Zinkplatte nimmt der Ausschlag am Elektroskop nicht ab, die negativen Ladungen bleiben auf der Zinkplatte.
3. Verwendet man eine andere Glasplatte (anderes Material) und bestrahlt durch diese die Zinkplatte, dann nimmt der Ausschlag am Elektroskop wieder ab, allerdings langsamer.
4. Lädt man die Zinkplatte positiv und bestrahlt sie mit dem Licht der Kohlebogenlampe, so passiert nichts. Das Elektroskop zeigt keine Entladung an, die positive Ladung bleibt auf der Zinkplatte.
1. An der Zinkplatte ist ein Elektroskop angeschlossen, welches einen Ausschlag zeigt. Man erkennt damit nur, dass die Zinkplatte geladen ist. Ein Elektroskop zeigt nicht die Ladungsart an, sondern nur, ob Ladungen vorhanden sind. Dass das Elektroskop negativ geladen ist sieht man dadurch, dass man die Zinkplatte mit dem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden hat.
2. Der Ausschlag am Elektroskop geht zurück.
3. Glas lässt nur sichtbares Licht der Kohlenbogenlampe durch.
 Merke:
Das Herauslösen von Elektronen aus einer Metalloberfläche durch Bestrahlung mit Licht heißt Photoeffekt. |
 Merke
Probleme bei der Erklärung des Photoeffekts: 2. Vermindert man die Intensität des Lichtes (Punkt 3 der Versuchsdurchführung) so setzt der Photoeffekt wieder sofort ein, nur die Geschwindigkeit der Entladung des Elektroskops wird langsamer, es werden also weniger Elektronen aus der Metalloberfläche ausgelöst. 3. Der Photoeffekt setzt sofort ein (Punkt 1 und 3 der Versuchsdurchführung) |
bei deren Überschreitung auch durch höhere Intensität des Lichtes kein Photoeffekt mehr stattfindet.
| Merke:
Mithilfe von Lichtteilchen genügend großer Energie werden Elektronen aus einer Metalloberfläche herausgelöst. |
Albert Einstein erkärte dies erstmalig. Für seine Erklärung erhielt er 1922 den Physiknobelpreis.
Auf dieser Seite wird aus der Originalarbeit Einsteins zur Erklärung des Photoeffekts zitiert.
