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Photoemission


Physik


Basiswissen


Die Photoemission, auch äußerer photoelektrischer Effekt genannt, bezeichnet das Herauslösen von Elektronen aus Metalloberflächen durch Licht: wenn in der Schulphysik die Rede vom (äußeren) photoelektrischen Effekt ist, dann ist damit meist die Photoemission gemeint. Der Effekt der Photoemission gilt als Beleg für die Teilchennatur des Lichts. Er kann nicht in der Wellenvorstellung erklärt werden.

Grundaufbau des Versuchs


Wenn man eine Metalloberfläche mit Licht (auch unsichtbarem) bestrahlt, so kann man mit Hilfe einer geeigneten Versuchsanordnung feststellen, dass sich Elektronen aus dem Metall lösen und mit einer gewissen Geschwindigkeit vom Metall wegfliegen. Man macht dabei folgende Beobachtungen.

Beobachtete Effekte


Die kinetische Energie der aus der Photokathode austretenden Elektronen hängt nicht von der Bestrahlungsstärke, sondern von der Spektralfarbe des Lichtes ab, also von dessen Wellenlänge Lambda beziehungsweise Frequenz f.


Bis auf die letzte Beobachtung stehen alle gefundenen Zusammenhänge im Widerspruch zur klassischen Vorstellung von Licht als Wellenerscheinung. Nach dieser hängt die Energie einer Welle allein von ihrer Amplitude, nicht jedoch von ihrer Frequenz ab. Somit müsste mit sinkender Bestrahlungsstärke auch die kinetische Energie der Elektronen abnehmen. Der Effekt sollte dann verzögert auftreten, da die Übertragung der zur Freisetzung der Elektronen nötigen Energie dann länger dauert. Statt einer Minimalfrequenz wäre nach klassischer Vorstellung zu erwarten, dass mit sinkender Frequenz lediglich die Zeit, bis ein Elektron genügend Lichtenergie aufgesammelt hat, zunimmt. Die Photoemission gilt als ein Beleg für den Teilchencharakter des Lichts. Siehe auch Lichtteilchen ↗

Fußnoten