Was ist der photoelektrische Effekt?
Wenn Materie von elektromagnetischen Wellen mit relativ kurzen Wellenlängen wie ultraviolettem oder sichtbarem Licht getroffen wird, können ihre Atome Elektronen emittieren. Dieser Vorgang ist als photoelektrischer Effekt oder seltener als Hertz-Effekt bekannt und tritt auf, weil elektromagnetische Wellen Energie besitzen, die in der Lage ist, die Elektronen in einem Atom zu verschieben. Die Beobachtung des photoelektrischen Effekts half, einige Fragen über die Natur des Lichts und über die Natur der Atome zu klären. Es wurde entdeckt, dass Licht sowohl als Welle als auch als Teilchen wirken kann. Licht bewegt sich in Wellenbewegungen, kann jedoch physikalisch auf Oberflächen einwirken und sogar mechanische Veränderungen verursachen, indem Elektronen von Atomen entfernt werden.
Der photoelektrische Effekt wird normalerweise beobachtet, wenn Licht auf metallische Oberflächen gerichtet wird. Der Lichtstrahl, der in eine Metalloberfläche gestrahlt wird, wird als Fotokathode bezeichnet , und die Elektronen, die von einem Atom ausgestoßen werden, werden als Fotoelektronen bezeichnet . Wenn eine leitfähige Metalloberfläche beleuchtet wird, kann sich tatsächlich ein elektrischer Strom, ein so genannter Fotostrom , bilden. Ein lichtempfindliches Material, wie die Metalle, die aufgrund von Licht einen elektrischen Strom führen können, werden als lichtempfindliche Substanzen bezeichnet .
Die Anzahl der durch den photoelektrischen Effekt ausgestoßenen Elektronen hängt eng mit der Frequenz und der Intensität des auf die Metalloberfläche gestrahlten Lichts zusammen. Niedrigfrequentes Licht, das eine lange Wellenlänge hat, neigt dazu, wenige, wenn überhaupt, Elektronen von einer metallischen Oberfläche zu entfernen. Dies gilt, wenn das Licht von hoher oder niedriger Intensität ist. Bei hohen Frequenzen neigt Licht jedoch dazu, viel mehr Elektronen zu entfernen, insbesondere wenn das Licht besonders intensiv ist. Dies bedeutet im Grunde genommen, dass rotes Licht bei jeder Intensität nur sehr wenige Elektronen freisetzt, blaues Licht jedoch viele davon entfernt.
Die Beobachtung des photoelektrischen Effekts lieferte starke Beweise für die Quantennatur des Lichts, das zuvor nicht viel Unterstützung gefunden hatte. Es unterstützte auch die Welle-Teilchen-Dualitätstheorie des Lichts zu einer Zeit, als die meisten Wissenschaftler glaubten, dass Licht sich entweder als Teilchen oder als Welle verhält, nicht als beides.
Licht existiert in diskreten Teilchen, die als Photonen bekannt sind und wissenschaftlich als Lichtquanten beschrieben werden. Ein Photon ist ein Lichtquant; Es ist die kleinste Lichteinheit, die möglicherweise mit irgendetwas anderem interagieren kann. Lichtmengen treffen auf eine metallische Oberfläche und entfernen Elektronen, wenn Licht darauf fällt. Dies ist der photoelektrische Effekt.