Ziel dieser Arbeit soll zum einen sein, experimentell zu zeigen, aufgrund welcher grundlegenden Phänomene des Photoeffekts eine, so Einstein: „tiefgehende Änderung unserer Anschauungen vom Wesen und von der Konstitution des Lichtes“ erforderlich war und wie diese im Detail aussah. Zum anderen werden, von der „Einsteinschen Gleichung“ ausgehend, die quantitativen Zusammenhänge der verschiedenen Größen in einem komplexeren Versuch ermittelt und grafisch dargestellt.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erschienen zahlreiche Arbeiten zur Untersuchung und Deutung des photoelektrischen Effekts, auch lichtelektrischer oder kurz Photoeffekt genannt. Die gewonnenen Erkenntnisse „prägten stark die Entwicklung der Physik zu Beginn des 20. Jahrhunderts und trugen wesentlich zur Herausbildung der Quantentheo-rie bei“. Dies wird an der Vergabe der Nobelpreise für Physik in jener Zeit deutlich.
So erhielten neben den Deutschen Philipp Lenard im Jahre 1905, Max Planck 1918 und Albert Einstein 1921 auch die US-Amerikaner Robert Andrews Millikan 1923 und Arthur Holly Compton 1927 die Auszeichnung für ihre Beiträge zum Verständnis der lichtelektrischen Erscheinungen.
Besonders Einstein, dem der Preis „für seine Verdienste um die theoretische Physik, besonders für seine Entdeckung des Gesetzes des photoelektrischen Effekts“ aus dem Jahre 1905 verliehen wurde, prägte die heutige Vorstellung von Licht entscheidend. Seine Theorie des Welle-Teilchen-Dualismus, die besagt, dass Licht sowohl Ei-genschaften elektromagnetischer Wellen als auch klassischer Teilchen aufweist, wurde zwar anfangs von vielen anderen Physikern stark angezweifelt, konnte sich aber durch-setzen.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- 1. Grundlegendes zum Photoeffekt
- 1.1 Grundversuch mit Elektroskop
- 1.2 Einfluss der Lichtintensität
- 1.3 Variation der Lichtfrequenz
- 1.4 Versuch von Lenard
- 2. Das Photonenbild
- 2.1 Auftretende Unvereinbarkeiten mit dem Wellenmodell des Lichts
- 2.2 Qualitative Aussagen der Lichtquantenhypothese
- 2.3 Deutung des Photoeffekts mit der Einsteinschen Gleichung
- 3. Quantitative Bestimmung des f – Ekin – Zusammenhangs
- 3.1 Versuchsidee und -aufbau
- 3.2 Darstellung der Messergebnisse
- 3.3 Austrittsarbeit, Grenzfrequenz und Planck-Konstante
- 3.4 Mögliche Fehlerquellen
- Abschließende Gedanken
- Literatur
- Abbildungsverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Seminararbeit befasst sich mit dem Photoeffekt, einem Phänomen, das zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Physik revolutionierte und zur Entwicklung der Quantentheorie beitrug. Das Hauptziel ist es, den Photoeffekt experimentell zu untersuchen, sowohl qualitativ als auch quantitativ. Dabei soll gezeigt werden, welche fundamentalen Phänomene des Photoeffekts zu einer "tiefgehenden Änderung unserer Anschauungen vom Wesen und von der Konstitution des Lichtes" (Lit. 4, S.5) führten. Die Arbeit befasst sich mit der Einsteinschen Gleichung und untersucht die quantitativen Zusammenhänge der verschiedenen Größen im Photoeffekt.
- Grundversuche zum Photoeffekt und die Rolle des Elektroskops
- Der Einfluss der Lichtintensität und der Lichtfrequenz auf den Photoeffekt
- Die Lichtquantenhypothese und ihre Interpretation des Photoeffekts
- Quantitative Bestimmung des Zusammenhangs zwischen Frequenz und kinetischer Energie
- Fehlerquellen und Analyse der Versuchsergebnisse
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Die Einleitung stellt den Photoeffekt als ein bedeutendes Phänomen vor und beschreibt seine Rolle in der Entwicklung der Physik. Sie erwähnt die Nobelpreisträger, die sich mit dem Photoeffekt beschäftigt haben, insbesondere Albert Einstein und seine Theorie des Welle-Teilchen-Dualismus.
- 1. Grundlegendes zum Photoeffekt: Dieses Kapitel behandelt den grundlegenden Aufbau und die Durchführung eines Experiments mit einem Elektroskop, um den Photoeffekt qualitativ zu untersuchen. Es beschreibt die Beobachtung von geladenen Metallplatten unter Lichteinfall und erklärt, dass die aus dem Metall ausgelösten Teilchen negative Ladungsträger sind.
- 1.2 Einfluss der Lichtintensität: Dieses Kapitel erläutert die Abhängigkeit der Stromstärke, die durch die ausgelösten Teilchen entsteht, von der Lichtintensität. Die Ergebnisse zeigen eine direkte Proportionalität zwischen der Stromstärke und der Lichtintensität.
- 1.3 Variation der Lichtfrequenz: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 1.4 Versuch von Lenard: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 2. Das Photonenbild: Dieses Kapitel behandelt die Unvereinbarkeiten des klassischen Wellenmodells des Lichts mit den experimentellen Ergebnissen des Photoeffekts. Es stellt die Lichtquantenhypothese vor und erklärt, wie diese den Photoeffekt interpretieren kann.
- 2.1 Auftretende Unvereinbarkeiten mit dem Wellenmodell des Lichts: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 2.2 Qualitative Aussagen der Lichtquantenhypothese: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 2.3 Deutung des Photoeffekts mit der Einsteinschen Gleichung: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 3. Quantitative Bestimmung des f – Ekin – Zusammenhangs: Dieses Kapitel beschreibt die quantitative Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Frequenz des Lichts und der kinetischen Energie der ausgelösten Elektronen. Es umfasst die Versuchsidee, den Versuchsaufbau und die Darstellung der Messergebnisse.
- 3.1 Versuchsidee und -aufbau: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 3.2 Darstellung der Messergebnisse: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 3.3 Austrittsarbeit, Grenzfrequenz und Planck-Konstante: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- 3.4 Mögliche Fehlerquellen: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
- Abschließende Gedanken: Dieses Kapitel wird in der Zusammenfassung nicht behandelt, da es wahrscheinlich wesentliche Ergebnisse und Erkenntnisse über den Photoeffekt enthüllt, die als Spoiler gelten könnten.
Schlüsselwörter
Die Seminararbeit befasst sich mit dem Photoeffekt, einem wichtigen Thema in der Physik des 20. Jahrhunderts. Zu den wichtigsten Schlüsselbegriffen gehören: Photoeffekt, lichtelektrischer Effekt, Lichtquantenhypothese, Photonen, Welle-Teilchen-Dualismus, Einstein, Planck-Konstante, Austrittsarbeit, Grenzfrequenz, kinetische Energie, experimentelle Messungen, Versuchsanordnung und Fehleranalyse.
- Arbeit zitieren
- Ralf Römer (Autor:in), 2016, Der Photoeffekt. Qualitative und quantitative Zusammenhänge, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/370439
