Einstein_Photoeffekt

Sebastian Glantschnig
Albert Einstein
Photoelektrischer
Effekt
Biographie
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1879: Geburt in Ulm am 14.März
1896: Beginn des mathematischphysikalischen Fachlehrerstudiums am
Polytechnikum Zürich
1900: Diplom als Fachlehrer für
Mathematik und Physik
1902-1909: Technischer Vorprüfer am
Eidgenössischen Amt für geistiges
Eigentum (Patentamt) in Bern
Annus mirabilis 1905
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Arbeit „Über einen die Erzeugung und
Verwandlung des Lichts betreffenden
heuristischen Gesichtspunkt“ zum
photoelektrischen Effekt
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Dissertation „Eine neue Bestimmung der
Moleküldimensionen“
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Arbeit „Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte
Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten
suspendierten Teilchen“ zur brownschen
Molekularbewegung
Annus mirabilis 1905
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Abhandlung „Zur Elektrodynamik bewegter
Körper“
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Nachtrag „Ist die Trägheit eines Körpers von
seinem Energieinhalt abhängig?“ (E = mc²)
→Spezielle Relativitätstheorie
Carl Friedrich von Weizsäcker: „Vier
Publikationen über verschiedene Themen,
deren jede, wie man heute sagt,
nobelpreiswürdig ist“
Biographie
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1908: Habilitation an der Berner
Universität, nachdem sie diese im Vorjahr
abgelehnt hatte
1909: Dozent für theoretische Physik an
der Universität Zürich
1914-1932: „Berliner Jahre“ Forschung an
der Preußischen Akademie der
Wissenschaften in Berlin
1916: Fertigstellung der Allgemeinen
Relativitätstheorie
Biographie
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1921: Nobelpreis für Physik
1932-1955: Übersiedeling in die USA nach
Princeton. Anstellung am Institute for
Advanced Studies.
1939: Unterzeichnung der Aufforderung an
den amerikanischen Präsidenten, den Bau
der Atombombe voranzutreiben
1945: Gründung des "Emergency
Committee of Atomic Scientists"
1955: Einstein starb am 18. April 1955 im
Alter von 76 Jahren in Princeton
Historischer Überblick
Die Natur des Lichts
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Newton: Licht besteht aus Partikeln
Huygens: Theorie der Wellennatur des
Lichts
Maxwell: Verbindung von Elektrodynamik
und Optik (Maxwell-Gleichungen)
→ Licht besteht aus elektromagnetischen
Wellen
Die Entdeckung des
photoelektrischen Effekts
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Hertz: 1886, Arbeit mit Radiowellen
Hallwachs: 1888, Bestrahlung geladener
Zinkplatten
Thomson: 1899, die vom Metall
emittierten Ladungen sind identisch mit
den von ihm 1897 entdeckten Elektronen
Lenard: Nachweis von Elektronenemission an verschiedenen bestrahlten
Oberflächen
Der photoelektrische Effekt
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Die Physik Albert Einsteins:
http://www.youtube.com/watch?v=nCdESULL6cA&feature=rela
ted
Der photoelektrische Effekt
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3 Arten

Äußerer photoelektrischer Effekt (auch
Photoemission oder Hallwachs-Effekt)
Herauslösen von Elektronen aus
Metalloberflächen durch Bestrahlung

Innerer photoelektrischer Effekt tritt in
Halbleitern auf

Atomarer Photoeffekt (Photoinisation)
Ionisation von Atomen oder Molekülen
durch Bestrahlung mit Licht genügend
hoher Frequenzen
Äußerer photoelektrischer
Effekt
Elektromagnetisches
Spektrum
Klassische Vorhersagen
Licht als transversale elektromagnetische
Welle mit Wellenlänge λ, die sich mit
Lichtgeschwindigkeit c ausbreitet.
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Die Energie einer Welle wird auf eine
große Anzahl von Elektronen aufgeteilt
Sowohl die Anzahl als auch die noch
vorhandene kinetische Energie der
ausgetretenen Elektronen nimmt mit
wachsender Lichtintensität zunehmen
Emission der Photoelektronen umso
später je geringer die Intensität
Experimentelle Ergebnisse
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Es existiert eine Grenzfrequenz ν0,
unterhalb derer keine Elektronen emittiert
werden,unabhängig von der Intensität des
eingestrahlten Lichts.
Die kinetische Energie dieser Elektronen
ist proportional ihrer Frequenz ν
abzüglich der Grenzfrequenz ν0
Die Freisetzung der Elektronen beginnt
sofort bei Einfall des Lichtes
Die Anzahl der ausgelösten Elektronen ist
proportional zur Bestrahlungsstärke
Einsteins Erklärung
Grundlage war Planck'sche
Strahlungshypothese (1900):
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Licht besteht aus einem Strom von
Teilchen, den Photonen
Deren Energie E ist das Produkt aus der
Frequenz ν des Lichts und dem
Planckschen Wirkungsquantum h.
Ephoton = hν =hc/λ
h=
Einsteins Erklärung
Ekin = hν - WA
Der photoelektrische Effekt
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Applets
http://www.walter-fendt.de/ph14d/photoeffekt.htm
http://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric_e
n.jnlp
http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/kap28/PhotoEffect/ph
oto.htm
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Versuchssammlung
http://www.leifiphysik.de/web_ph12/versuche/09fotoeff/index.ht
m
Einsteins Erklärung
1916, Experimentelle Bestätigung durch
Millikans Arbeit: „Quantenbeziehungen
beim photoelektrischen Effekt
→ der photoelektrische Effekt war eines der
Schlüsselexperimente zur Begründung der
Quantenphysik
(Welle-Teilchen-Dualismus)
Der Nobelpreis
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1922: Verleihung des Nobelpreises für
Physik rückwirkend für das Jahr 1921
Einstein war zwischen 1908 und 1922 fast
jedes Jahr für den Preis nominiert, jedoch
Hinweis auf den Mangel experimenteller
Bestätigungen
Streit zwischen der Schweiz und
Deutschland
Literaturliste
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Bührke, T. (2004). Albert Einstein
Herrmann, K. (1994). Der Photoeffekt. Grundlagen
der Strahlenmessung
Zankl, H. (2005). Nobelpreise. Brisante Affairen,
umstrittene Entscheidungen
Ziegelmann, H. (2005). Albert Einstein. Leben und
Werk
http://physik.uni-graz.at/~cbl/QM/contents/Projekte_2004/p1/
G7_Photoeffekt.pdf Zugriff am 21.10.2011
http://de.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein Zugriff am 21.10.2011
http://www.dhm.de/lemo/html/biografien/EinsteinAlbert/ Zugriff am
21.10.2011
http://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt Zugriff am
22.10.2011