Fotoeffekt / Fotoelektrischer Effekt

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

Zunächst ein kurzer Satz für alle, die nur eine Definition benötigen: Unter dem äußeren fotoelektrischen 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 Kapiteln.

Fotoelektrischer 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.

Fotoeffekt Formeln

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

Fotoeffekt 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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