Photoelektrischer Effekt

Der photoelektrische Effekt ist ein physikalisches Phänomen, das auftritt, wenn Licht auf die Oberfläche eines Materials trifft und Elektronen aus dem Material herauslöst. Dieser Effekt tritt nur auf, wenn Licht einer ausreichenden Frequenz (oder Energie) auf die Oberfläche eines Metalls oder eines anderen leitenden Materials trifft, wodurch Elektronen aus der Oberfläche herausgelöst werden und einen elektrischen Strom erzeugen.

Der photoelektrische Effekt war in den frühen Jahren des 20. Jahrhunderts Gegenstand intensiver Untersuchungen. Die klassische Physik konnte das Phänomen jedoch nicht zufriedenstellend erklären, insbesondere die Beobachtung, dass die Energie der ausgestoßenen Elektronen proportional zur Frequenz des Lichts ist und unabhängig von dessen Intensität.

Albert Einstein lieferte 1905 einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis des photoelektrischen Effekts, indem er die Hypothese von Max Planck über die Quantisierung der Energie in Lichtquanten aufgriff und weiterentwickelte. Einstein postulierte, dass Licht aus diskreten Energiepaketen (Photonen) besteht, deren Energie $E$ proportional zur Frequenz $\nu$ des Lichts ist:

$E=h\nu$

Der Proportionalitätsfaktor ist das Plancksche Wirkungsquantum $h=6{,}626\,070\,15\cdot 10^{-34}\;\mathrm {Js}$.

Literatur

•  Silvana Galdabini, Giuseppe Giuliani und Nadia Robotti: Photoelectricity within Classical Physics: From the Photocurrents of Edmond Becquerel to the First Measure of the Electron Charge. (PDF).
•  Albert Einstein: Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. In: Annalen der Physik. 322, Nr. 6, 1905, S. 132–148 (Online).
•  Clauser: Experimental distinction between the quantum and classical field-theoretic predictions for the photoelectric effect.. In: Physical Review D. 9, Nr. 4, 1974, S. 853–860.
•  Lamb Jr.: The photoelectric effect without photons. In: Presses Universitaires de France. Paris, 1969.