18.09.2003 - bei heidingers.de

Protokoll der Physikleistungskursstunde vom 18.09.2003
4.1.2. Das Photonenmodell
4.1.2.1. Lichtquanten
a) Zusammenfassung der Ergebnisse
Photoeffekt:
- ohne Zeitverzögerung
- oberhalb einer Grenzfrequenz
- Intensität beeinflusst nur die Zahl der Elektronen
- Restenergie intensitätsunabhängig
- Gesamtenergie proportional zur Frequenz
WPh  h  f
b) Folgerungen aus dem Wellenmodell
*Das Licht ist eine vergleichbar einer elektromagnetischen Welle. Es breitet sich
unendlich aus und induziert sich selbst *
-
Die Energie ist intensitätsabhängig ( Amplitude )
Die Leitungselektronen werden zu Schwingungen angeregt
Der Energieübertrag ist unabhängig von der Frequenz
c) Das Wellenmodell versagt
nicht erklärbar ist :
- Austritt ohne Zeitverzögerung
- Frequenzabhängigkeit der Energie
- Intensitätsunabhängigkeit
d) Die Lichtquantenhypothese ( Einstein )
 Nobelpreis
Licht besteht aus „Energieportionen“ = Lichtquanten = „Photonen“
Eine Portion hat die Energie
WPh  h  f
e) Erklärung im Lichtquantenmodell
Elementarprozess : ph + e 
- Ein Photon reagiert nur mit einem Elektron
- Die gesamte Energie geht auf das Elektron über
 WPh  WA  WKin
-Der Elementarprozess benötigt keine Zeit
f) Dualismus : Welle – Korpuskel *( Teilchen )*
Welle : Interferenz am Gitter
Photon : Photo-Effekt
Der Lichtcharakter hängt vom Experiment ab
g) Wellenpaket
-
Der Aufenthaltsort des Photons ist am Maximum des Wellenpakets ( am
wahrscheinlichsten )
Die Frequenz der modulierten Welle ist dieselbe wie im Wellenmodell
h) Masse und Impuls des Photons
1. W ph  h  f
relativistisch : W  m  c 2 ( aus der Relativitätstheorie )

h  f  m  c2
 p  m  v  (v  c )
 mc 
h f

c
WPh
 p
c
2.
c f
p
h f
h

 f 
p Ph 
h

3. Energiebilanz
WPh  WKin  WRuhe
h  f  p  c  m0  c 2
h  f  h  f  m 0  c 2  m0  0
( 05.10.2003 , Schifferstadt
Protokollant : Matthias Quinttus )