Äußerer lichtelektrischer Effekt

Äußerer lichtelektrischer Effekt – auch Äußerer Fotoeffekt oder Hallwachs-Effekt – ist die Bezeichnung für das physikalische Phänomen, dass Elektronen aus der Oberfläche von Festkörpern austreten können, wenn diese Körper mit Licht bestrahlt werden.

Fotoelektrischer Effekt

  • Wird eine negativ geladene Zinkplatte mit UV-Licht bestrahlt, so werden Elektronen aus der Platte herausgelöst, die negative Ladung der Platte verringert sich.
  • Bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht tritt dieser Effekt nicht oder nur sehr schwach auf.
  • Bei Bestrahlung einer positiv geladenen Platte mit beliebigem Licht tritt der Effekt überhaupt nicht auf.
  • Zum Herauslösen von Elektronen ist eine gewisse Austrittsarbeit (Ablöseenergie) WA nötig.
  • Licht mit kürzerer Wellenlänge (= höherer Frequenz) gibt Energie in größeren Portionen (Quanten) ab.
  • Licht mit längerer Wellenlänge (= niedrigerer Frequenz) gibt Energie in kleineren Portionen (Quanten) ab.
  • Ist die Energieportion E größer oder gleich der erforderlichen Austrittsarbeit WA, so kann ein Elektron herausgelöst werden und die Differenz E – WA steht dem Elektron als Bewegungsenegie EKin zur Verfügung.
  • Die Austrittsarbeit WA ist vom Material abhängig aus dem der Festkörper besteht.
Ist E die Energie eines Lichtquants, WA die Austrittsarbeit und EKin die kinetische Energie eines Elektrons, dann gilt
E = WA + EKin
  • Die Energieportion E kann kleiner oder gleich oder größer als die benötigte Austrittsarbeit WA sein:
E < WA E = WA E > WA
gelbes Licht blaues Licht UV-Licht
E ist zu klein, um ein Elektron herauszulösen. E ist gerade groß genug, um ein Elektron herauszulösen. E ist groß genug, um ein Elektron herauszulösen und es auf eine gewisse Geschwindigkeit zu beschleunigen.
– – – E = WA + 0 E = WA + EKin ,   EKin > 0