Der photo-elektrische Effekt
Als Albert Einstein um 1905 vorschlug, dass Lichtteilchen in der Art der Planckschen Strahlungsteilchen nur in quantisierter Form Energie aufnehmen oder abgeben können sollten, steckte die Quantenphysik noch tief in den Kinderschuhen. Albert Einstein schlug also vor, dass es sich bei den Planckschen Energie-Quanten nicht um eine bloße Rechengröße handele, sondern dass das Strahlungsfeld des Lichtes selbst aus Quanten bestehe. Mit dieser Hypothese gelang es ihm 1905 (!), die experimentellen Befunde des äußeren photoelektrischen Effektes zu erklären. Für diese Arbeit erhielt Einstein 1921 den Nobelpreis. Später wurde für die Lichtquanten der Begriff Photonen eingeführt. Mit der von Planck selbst als Hilfsgröße 'h' bezeichneten Naturkonstante konnte Einstein den lichtelektrischen Effekt, der mit der Vorstellung des Lichts als Welle der Frequenz f bzw Wellenlänge λ = c/f oder f = c/λ nicht zu erklären war, überzeugend deuten. Dafür erhielt er im Jahre 1921 (!) den Nobelpreis. (Quelle: Wikipedia)
Eauf,ab = h*f = (h*c)/λ
Bildquelle: Leybold
symbolische Darstellung
Vermutlich steht dem WS 2 nicht die angedeutete Leybold-Ausstattung zur Verfügung. Allerdings sollte der äußere photo-elektrische Effekt auch mit einfachen Mitteln nach Hallwachs gelingen:
Die bei diesem Experiment mögliche Bestimmung der Planckschen Wirkungskonstante h benötigt konkrete Messergebnisse und ein wenig Mathematik.
Material:
Elektroskop, Zinkscheibe, Fell und Stab oder Acrylglas und Leder für elektrostatische Aufladung, Glimmlampe, Lichtquelle (Hg-Lampe oder LaserPointer)
Arbeits-Aufträge der Gruppe:
- Vita und wissenschaftliche Leistungen des Albert Einstein recherchieren
- Nachweis der unterschiedlichen Landungszustände mit Glimmlampe
- Mit Versuchsaufbau und Messgeräten vertraut werden - Versuchsskizze nach Leybold studieren
- geplanten Versuchsablauf dokumentieren
- einige Messungen durchführen und ggf. dokumentieren
- alternativ Messung des Wirkungsquantum mittels Fotozelle von Phywe, oder virtuell mit dem Sensor-CASSY: Link