Das Video kommt von YouTube: erst beim Abspielen verbindet sich die Seite mit YouTube (Google).
Der Photoeffekt einfach erklärt
Das Wichtigste aus dem Video
Transkriptautomatisch erstellt · 56 Zeilen
- Master Frage 3000 für welche Leistung hat Albert Einstein 1921 sein Nobelpreis bekommen wer jetzt sagt hey Einstein na klar das
- muss die relativitätsorie sein der liegt richtig daneben denn einstein hat den Nobelpreis nicht dafür bekommen sondern für seine Deutung des fotoelektrischen
- Effekts kurz Fotoeffekt und wir deuten heute mal zusammen den Fotoeffekt dafür gibt's kein Nobelpreis aber vielleicht springt ein Eis aus dem gefrierfah für
- uns raus
- also los geht's zuerst mal was ist der Fotoeffekt dazu schauen wir uns mal folgendes Experiment an wir haben hier eine Spannungsquelle die ist an die
- ringanode angeschlossen und an die Kathode Kathode das war noch aus dem immer Elektronen kommen richtig aus der Kathode sollen nachher Elektronen
- rauskommen wie könnten wir Elektronen messen klar wir Franzen noch ein stromessgerät rein das sind alle Bauteile stellen wir mal Spannung auf
- Null Volt also so als ob keine Spannungsquelle da wäre wir schließen die Spannungsquelle vorher einfach kurz die Spannungsquelle brauchen wir nämlich
- erst später wieder soweit so gut jetzt kommen wir zum Fotoeffekt wir lassen einfach Licht auf die katthote Fallen und dann wird's unglaublich unser
- Strommessgerät wird ausschlagen und uns einen Strom anzeigen wie geht das für ein Strom müssen doch Elektronen fließen wo sollen die herkommen na ja die kommen
- aus der Kathode beim Fotoeffekt löst nämlich lichtelektronen aus der Katode raus die Elektronen Fliegen zu Anode und werden dort wieder aufgenommen und
- fließen dann wieder zu Kathode zurück wegen Ladungsausgleich und so weiß Du schauen wir mal in ein Atom rein Licht ist ja auch Energie das wissen wir fällt
- Licht mit ausreichender Energie auf das Elektron dann wird es einfach rausgehauen so wie der Lehrer wenn uns aus dem Klassenzimmer stellt wir wollen
- nicht raus aber wir müssen raus das arme kleine einsame Elektron wandert dann alleine rum und sucht sich dann den Weg zur Anode wir haben damit schon den
- ersten Teil des fotoeffekts gedeutet aber geht weiter nehmen wir wieder die Spannungsquelle hinzu mit der können wir nämlich messen wie viel Energie die
- ausgelösten Elektronen haben und damit welche Energie das Licht hat wie das geht wir schrauben die Spannung einfach so lange hoch bis der Fotostrom 0 Ampere
- ist zwischen Anode und Kathode liegt ja durch den Fotoeffekt auch eine Spannung an es werden ja Elektronen bewegt da unsere Spannungsquelle andersrum gepolt
- ist als unsere Anode und Kathode bauen wir eine Gegenspannung auf solange bis ich beide Spannung ausgleichen und der Strom 0 Ampere wird wir stellen am
- Anfang mal 0 Volt an der Spannungsquelle ein jetzt fangen wir mal an rotes Licht auf die kartode zu strahlen wie Sie sehen sehen sie nichts es Fließ kein
- Strom Scheiße machen wir das Licht mal heller geht trotzdem nicht was soll der komm noch mal heller wieder nichts vom Fotostrom sieht man hier nichts na
- ja zum Glück haben wir noch eine grüne Lampe da also reingeschraubt und angemacht hä jetzt fließt ein Fotostrom 1 Ampere nicht schlecht obwohl die Lampe
- nur schwach leuchtet machen wir mal die Lampe heller dann wird der Fotostrom größer seltsam drehen wir mal die Spannung hoch 0,1 Volt jetzt wird der
- Strom kleiner 0,2 Volt der Strom wird wieder kleiner 0,3 Volt jetzt ist der Strom 0 Ampere wir wissen jetzt schon mal dass bei grünem Licht Elektronen
- ausgelöst werden und wir brauchen 0,3 Volt um die Spannung zwischen Anode und Katode zum kompensieren waret ich habe noch eine blaue Lampe da setzen wir mal
- die Lampe ein und machen wir sie an bei den null ,3 Volt noch okay nice jetzt F wieder ein fotosrom bei grünem Licht und ein Gegenspannung von 0,3 Volt ist doch
- keiner geflossen okay schrauben wir halt noch mal die Spannung hoch auf 0,7 Volt z.B aha siehst du jetzt ist der Fotostrom wieder 0 Ampere wir haben
- jetzt also festgestellt dass der Energiegehalt von Licht nicht von der Intensität abhängt sondern von der Farbe also der Frequenz sobald bei einer Farbe
- die Gegenspannung nicht mehr überwunden werden kann ist es scheißegal wie hell ich das Licht mach die Farbe wird einfach nicht mehr
- tragen wir das mal in ein Diagramm ein dazu tragen wir auf der x-Achse die Frequenz f ein und auf die Y-Achse die Energie W der Elektronen und ich sage
- euch jetzt wenn wir jede einzelne glühlampenfarbe vermessen würden dann wird so eine Kurve rauskommen wie die Kurve zustande kam na ja rotes Licht hat
- eine kleine Frequenz und bei rotem Licht kam kein Fotostrom also hatte rotes Licht zu wenig Energie grünes Licht hatte ein kleines Gegenfeld also kleine
- Energie aber wenigstens hatte es Energie im Gegensatz zu zum loser rot grünes Licht liegt von der Frequenz her zwischen rotem und blauem Licht und nun
- der Tagessieger blaues Licht das hatte die meiste Energie und die höchste Frequenz das könnte hier liegen machen wir das mit 100 glübin verschiedener
- Farben dann entsteht unsere Kurve sieht doch top aus was würde passieren wenn ich im Experiment nicht die Glühbirne sondern das katodenmaterial verändern
- würde anstatt eine cesium Katode einfach eine natriumkatode nehmen oder eine zinkkatode na ja den ihre Kurve würde so aussehen wir sehen dass die alle die
- gleiche Steigung haben das schreit nach einer Naturkonstanten und das Schreien wird erfüllt alle Kurven haben die Steigung h h ist das planche
- Wirkungsquantum mit 6,626 X 10 h-34 wie kommen wir jetzt auf die Kurven na ja eine gerane besitzt ja die Formel y = MX + C die Steigung m ist hier unser
- h unser ywert ist die Energie unser x-Wert ist die Frequenz f und zu guter Letzt die Y-Achse Schnittstelle C und die ist hier die Austrittsarbeit aus dem
- Material die nennen wir wa also die Energie die die Elektronen verlieren wenn sie aus dem Material austreten und die unterschiedliche
- Austrittsarbeit der Materialien verschiebt die gerade bei manchen Materialien wird eben mehr Energie benötig damit die Elektronen frei werden
- die Kurven sind dann weiter nach unten verschoben schreiben wir die geraden Gleichung noch mal auf W ist= h* f + wa damit haben wir die Kennlinien der
- Materialien gelernt das war unsere zweite Deutung vom Fotoeffekt fehlt noch die dritte und letzte Deutung das war die Frage von vorhin warum bei mehr
- Licht mehr Strom fließt die Energie der Elektronen aber nicht erhöht wird na ja dass die Energie nur von der Frequenz des Lichts abhängt sehen wir im Diagramm
- warum wird der Strom dann aber größer wenn es Licht heller ist die Energie bleibt doch gleich jetzt kommt der Paukenschlag der eine neue Tür zur
- Physik geöffnet hat denn Energie ist quantisiert ein Quant ist eine exakte Portion Licht ist kein permanente Bestrahlung mit Energie sondern ganz
- viele kleine energiepakete die energiepakete nennt man Photonen und die lösen dann die Elektronen heraus wenn wir die Intensität des Lichts erhöhen
- dann kommen mehr Photonen die sind nicht aber energiereicher beim roten Licht schafft ein Photon ist nicht ein Elektron
- rauszuhauen wenn 1000 Photonen kommen dann ist es den Elektron auch egal weil nur die Energie jedes einzelnen Photons zählt das ist genau das was wir vorhin
- gesagt haben die Intensität erhöht sich aber die Energie bleibt gleich die hängt nämlich von der Frequenz ab beim grünen Licht hingegen kann ein Photon ein
- Elektron auslösen kommen jetzt mehr Photonen dann können natürlich auch mehr Elektronen ausgelöst werden und ein größerer Strom entsteht und für diese
- Erkenntnis hat Einstein den Nobelpreis bekommen aber erst noch mal kurz die Zusammenfassung die Energie von Licht ist quantisiert das bedeutet Licht hat
- immer gleich große energieportion die nennt man Photonen die Energie von Licht hängt nicht von der Intensität des Lichts ab sie hängt von der Frequenz des
- Lichtes ab je hochfrequenter also blauer ein Licht ist desto mehr Energie besitzt es und das Diagramm hat die Gleichung w= h mal f + wa wenn ihr noch mehr Videos Z
- Quantenphysik sehen wollt dann zieht euch unsere komplette Playlist dazu rein alles was da drin ist müsst ihr auch fürs abiören was denkt ihr war der
- Nobelpreis für alberit Einstein berechtigt oder hätte er ihn lieber für die relativitätsierükommen sollen schreibt mal in die Comments in dem
- Sinne haut rein vergesst nicht zu abonnieren und bis dann ciao