Universität Kassel
SS 2002
Veranstaltung: Experimentieren im Unterricht: Atomphysik

Der Photoeffekt

Vortrag von Thomas Weidner und Jochen Apel
Ausarbeitung von Jochen Apel

Inhalt:

1. einleitende Bemerkungen
2. Entladung einer Zinkplatte mit Hilfe einer Hg-Spektrallampe (Hallwachsversuch)
3. Einsteins Deutung: die Quantenhypothese
4. Bestimmung des Planck´schen Wirkungsquantums mit der Gegenfeldmethode
5. die Direktmethode

1. einleitende Bemerkungen:

Eine Hauptmotivation dafür, den Photoeffekt im Physikunterricht zu behandeln, liegt darin, dass er einen sinnvollen Einstieg, ja wahrscheinlich sogar den sinnvollsten Einstieg, in das Gebiet der Quantenphysik bietet, da an ihm der Welle-Teilchen-Dualismus und die Energiequantisierung der Photonen klar und relativ einfach deutlich zu machen sind.
Der Photoeffekt ist bekannt seit 1887 als H. Hertz eine Funkenentladung durch Lichtbestrahlung beeinflusste. 1888 führte dann W. Hallwachs die berühmte Entladung einer Metallplatte durch Bestrahlung mit Licht durch. Erklärt werden konnte der aufgetretene Effekt erst durch Einstein im Jahre 1905. Für seine Deutung des Photoeffekts erhielt Einstein dann auch 1921 den Nobelpreis (und nicht, wie viele irrtümlich glauben, für die Entwicklung der Relativitätstheorie).
Um den Photoeffekt mit den Schülern sinnvoll behandeln zu können, sollten diese folgendes Vorwissen mitbringen:
Die Schüler sollten die Kräfte kennen, die auf geladene Teilchen im elektrischen Feld wirken (Formel nur in Downloadversion enthalten). Sie sollten die elektrische Arbeit kennen, die z.B. beim Transport von Ladungen verrichtet wird (Formel nur in Downloadversion enthalten). Außerdem sollten die Schüler Licht als elektromagnetische Welle mit der Geschwindigkeit (Formel nur in Downloadversion enthalten) kennengelernt haben und sie sollten diese Welle als ein klar unterschiedenes Phänomen von physikalischen Teilchen abgrenzen können.

2. Entladung einer Zinkplatte mit Hilfe einer Hg-Spektrallampe (Hallwachsversuch)

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