Albert Einstein Photoelektrischer Effekt

1. Sebastian Glantschnig Albert EinsteinPhotoelektrischer Effekt

2. Biographie • 1879: Geburt in Ulm am 14.März • 1896: Beginn des mathematisch-physikalischen 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

3. Annus mirabilis 1905 • Arbeit „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“zum photoelektrischen Effekt • Dissertation „Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen“ • Arbeit „Über die von der molekular-kinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen“zur brownschen Molekularbewegung

4. Annus mirabilis 1905 • Abhandlung „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“ • 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“

5. Biographie • 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

6. Biographie • 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

7. Historischer Überblick Die Natur des Lichts • Newton: Licht besteht aus Partikeln • Huygens: Theorie der Wellennatur des Lichts • Maxwell: Verbindung von Elektrodynamik und Optik (Maxwell-Gleichungen) → Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen

8. Die Entdeckung des photoelektrischen Effekts • 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 Elektronen-emission an verschiedenen bestrahlten Oberflächen

9. Der photoelektrische Effekt • Die Physik Albert Einsteins: http://www.youtube.com/watch?v=nCdESULL6cA&feature=related

10. Der photoelektrische Effekt • 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

11. Äußerer photoelektrischer Effekt

12. Elektromagnetisches Spektrum

13. Klassische Vorhersagen Licht als transversale elektromagnetische Welle mit Wellenlänge λ, die sich mit Lichtgeschwindigkeit c ausbreitet. • 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

14. Experimentelle Ergebnisse • 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 νabzüglich der Grenzfrequenz ν0 • Die Freisetzung der Elektronen beginnt sofort bei Einfall des Lichtes • Die Anzahl der ausgelösten Elektronen ist proportional zur Bestrahlungsstärke

15. Einsteins Erklärung Grundlage war Planck'sche Strahlungshypothese (1900): • 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 =

16. Einsteins Erklärung Ekin = hν - WA

17. Der photoelektrische Effekt • Applets http://www.walter-fendt.de/ph14d/photoeffekt.htm http://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric_en.jnlp http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/kap28/PhotoEffect/photo.htm • Versuchssammlung http://www.leifiphysik.de/web_ph12/versuche/09fotoeff/index.htm • Weitere Materialienhttp://ne.lo-net2.de/selbstlernmaterial/p/a/pe/peindex.html

18. 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)

19. Der Nobelpreis • 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

21. Literaturliste • 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_EffektZugriff am 22.10.2011