Der Photoeffekt einfach erklärt
Physik - simpleclub
https://www.youtube.com/watch?v=9_JoTCVitWU

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Master Frage 3000 für welche Leistung hat Albert Einstein 1921 sein Nobelpreis bekommen wer jetzt sagt hey Einstein na klar das
0:10 muss die relativitätsorie sein der liegt richtig daneben denn einstein hat den Nobelpreis nicht dafür bekommen sondern für seine Deutung des fotoelektrischen
0:18 Effekts kurz Fotoeffekt und wir deuten heute mal zusammen den Fotoeffekt dafür gibt's kein Nobelpreis aber vielleicht springt ein Eis aus dem gefrierfah für
0:26 uns raus
0:32 also los geht's zuerst mal was ist der Fotoeffekt dazu schauen wir uns mal folgendes Experiment an wir haben hier eine Spannungsquelle die ist an die
0:42 ringanode angeschlossen und an die Kathode Kathode das war noch aus dem immer Elektronen kommen richtig aus der Kathode sollen nachher Elektronen
0:51 rauskommen wie könnten wir Elektronen messen klar wir Franzen noch ein stromessgerät rein das sind alle Bauteile stellen wir mal Spannung auf
0:59 Null Volt also so als ob keine Spannungsquelle da wäre wir schließen die Spannungsquelle vorher einfach kurz die Spannungsquelle brauchen wir nämlich
1:07 erst später wieder soweit so gut jetzt kommen wir zum Fotoeffekt wir lassen einfach Licht auf die katthote Fallen und dann wird's unglaublich unser
1:16 Strommessgerät wird ausschlagen und uns einen Strom anzeigen wie geht das für ein Strom müssen doch Elektronen fließen wo sollen die herkommen na ja die kommen
1:24 aus der Kathode beim Fotoeffekt löst nämlich lichtelektronen aus der Katode raus die Elektronen Fliegen zu Anode und werden dort wieder aufgenommen und
1:33 fließen dann wieder zu Kathode zurück wegen Ladungsausgleich und so weiß Du schauen wir mal in ein Atom rein Licht ist ja auch Energie das wissen wir fällt
1:42 Licht mit ausreichender Energie auf das Elektron dann wird es einfach rausgehauen so wie der Lehrer wenn uns aus dem Klassenzimmer stellt wir wollen
1:50 nicht raus aber wir müssen raus das arme kleine einsame Elektron wandert dann alleine rum und sucht sich dann den Weg zur Anode wir haben damit schon den
1:57 ersten Teil des fotoeffekts gedeutet aber geht weiter nehmen wir wieder die Spannungsquelle hinzu mit der können wir nämlich messen wie viel Energie die
2:06 ausgelösten Elektronen haben und damit welche Energie das Licht hat wie das geht wir schrauben die Spannung einfach so lange hoch bis der Fotostrom 0 Ampere
2:15 ist zwischen Anode und Kathode liegt ja durch den Fotoeffekt auch eine Spannung an es werden ja Elektronen bewegt da unsere Spannungsquelle andersrum gepolt
2:24 ist als unsere Anode und Kathode bauen wir eine Gegenspannung auf solange bis ich beide Spannung ausgleichen und der Strom 0 Ampere wird wir stellen am
2:33 Anfang mal 0 Volt an der Spannungsquelle ein jetzt fangen wir mal an rotes Licht auf die kartode zu strahlen wie Sie sehen sehen sie nichts es Fließ kein
2:42 Strom Scheiße machen wir das Licht mal heller geht trotzdem nicht was soll der komm noch mal heller wieder nichts vom Fotostrom sieht man hier nichts na
2:51 ja zum Glück haben wir noch eine grüne Lampe da also reingeschraubt und angemacht hä jetzt fließt ein Fotostrom 1 Ampere nicht schlecht obwohl die Lampe
3:00 nur schwach leuchtet machen wir mal die Lampe heller dann wird der Fotostrom größer seltsam drehen wir mal die Spannung hoch 0,1 Volt jetzt wird der
3:09 Strom kleiner 0,2 Volt der Strom wird wieder kleiner 0,3 Volt jetzt ist der Strom 0 Ampere wir wissen jetzt schon mal dass bei grünem Licht Elektronen
3:18 ausgelöst werden und wir brauchen 0,3 Volt um die Spannung zwischen Anode und Katode zum kompensieren waret ich habe noch eine blaue Lampe da setzen wir mal
3:27 die Lampe ein und machen wir sie an bei den null ,3 Volt noch okay nice jetzt F wieder ein fotosrom bei grünem Licht und ein Gegenspannung von 0,3 Volt ist doch
3:35 keiner geflossen okay schrauben wir halt noch mal die Spannung hoch auf 0,7 Volt z.B aha siehst du jetzt ist der Fotostrom wieder 0 Ampere wir haben
3:45 jetzt also festgestellt dass der Energiegehalt von Licht nicht von der Intensität abhängt sondern von der Farbe also der Frequenz sobald bei einer Farbe
3:53 die Gegenspannung nicht mehr überwunden werden kann ist es scheißegal wie hell ich das Licht mach die Farbe wird einfach nicht mehr
4:00 tragen wir das mal in ein Diagramm ein dazu tragen wir auf der x-Achse die Frequenz f ein und auf die Y-Achse die Energie W der Elektronen und ich sage
4:09 euch jetzt wenn wir jede einzelne glühlampenfarbe vermessen würden dann wird so eine Kurve rauskommen wie die Kurve zustande kam na ja rotes Licht hat
4:17 eine kleine Frequenz und bei rotem Licht kam kein Fotostrom also hatte rotes Licht zu wenig Energie grünes Licht hatte ein kleines Gegenfeld also kleine
4:26 Energie aber wenigstens hatte es Energie im Gegensatz zu zum loser rot grünes Licht liegt von der Frequenz her zwischen rotem und blauem Licht und nun
4:34 der Tagessieger blaues Licht das hatte die meiste Energie und die höchste Frequenz das könnte hier liegen machen wir das mit 100 glübin verschiedener
4:43 Farben dann entsteht unsere Kurve sieht doch top aus was würde passieren wenn ich im Experiment nicht die Glühbirne sondern das katodenmaterial verändern
4:51 würde anstatt eine cesium Katode einfach eine natriumkatode nehmen oder eine zinkkatode na ja den ihre Kurve würde so aussehen wir sehen dass die alle die
5:00 gleiche Steigung haben das schreit nach einer Naturkonstanten und das Schreien wird erfüllt alle Kurven haben die Steigung h h ist das planche
5:09 Wirkungsquantum mit 6,626 X 10 h-34 wie kommen wir jetzt auf die Kurven na ja eine gerane besitzt ja die Formel y = MX + C die Steigung m ist hier unser
5:21 h unser ywert ist die Energie unser x-Wert ist die Frequenz f und zu guter Letzt die Y-Achse Schnittstelle C und die ist hier die Austrittsarbeit aus dem
5:31 Material die nennen wir wa also die Energie die die Elektronen verlieren wenn sie aus dem Material austreten und die unterschiedliche
5:40 Austrittsarbeit der Materialien verschiebt die gerade bei manchen Materialien wird eben mehr Energie benötig damit die Elektronen frei werden
5:48 die Kurven sind dann weiter nach unten verschoben schreiben wir die geraden Gleichung noch mal auf W ist= h* f + wa damit haben wir die Kennlinien der
5:57 Materialien gelernt das war unsere zweite Deutung vom Fotoeffekt fehlt noch die dritte und letzte Deutung das war die Frage von vorhin warum bei mehr
6:06 Licht mehr Strom fließt die Energie der Elektronen aber nicht erhöht wird na ja dass die Energie nur von der Frequenz des Lichts abhängt sehen wir im Diagramm
6:14 warum wird der Strom dann aber größer wenn es Licht heller ist die Energie bleibt doch gleich jetzt kommt der Paukenschlag der eine neue Tür zur
6:22 Physik geöffnet hat denn Energie ist quantisiert ein Quant ist eine exakte Portion Licht ist kein permanente Bestrahlung mit Energie sondern ganz
6:31 viele kleine energiepakete die energiepakete nennt man Photonen und die lösen dann die Elektronen heraus wenn wir die Intensität des Lichts erhöhen
6:40 dann kommen mehr Photonen die sind nicht aber energiereicher beim roten Licht schafft ein Photon ist nicht ein Elektron
6:47 rauszuhauen wenn 1000 Photonen kommen dann ist es den Elektron auch egal weil nur die Energie jedes einzelnen Photons zählt das ist genau das was wir vorhin
6:55 gesagt haben die Intensität erhöht sich aber die Energie bleibt gleich die hängt nämlich von der Frequenz ab beim grünen Licht hingegen kann ein Photon ein
7:04 Elektron auslösen kommen jetzt mehr Photonen dann können natürlich auch mehr Elektronen ausgelöst werden und ein größerer Strom entsteht und für diese
7:12 Erkenntnis hat Einstein den Nobelpreis bekommen aber erst noch mal kurz die Zusammenfassung die Energie von Licht ist quantisiert das bedeutet Licht hat
7:21 immer gleich große energieportion die nennt man Photonen die Energie von Licht hängt nicht von der Intensität des Lichts ab sie hängt von der Frequenz des
7:29 Lichtes ab je hochfrequenter also blauer ein Licht ist desto mehr Energie besitzt es und das Diagramm hat die Gleichung w= h mal f + wa wenn ihr noch mehr Videos Z
7:41 Quantenphysik sehen wollt dann zieht euch unsere komplette Playlist dazu rein alles was da drin ist müsst ihr auch fürs abiören was denkt ihr war der
7:47 Nobelpreis für alberit Einstein berechtigt oder hätte er ihn lieber für die relativitätsierükommen sollen schreibt mal in die Comments in dem
7:53 Sinne haut rein vergesst nicht zu abonnieren und bis dann ciao