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Izzywell
Anmeldungsdatum: 23.10.2012
Beiträge: 2
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 Izzywell Verfasst am: 23. Okt 2012 17:02 Titel: Fotoeffekt HILFE! |
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Meine Frage:
Ich verstehe nicht ganz warum die Grenzfrequenz beim Fotoeffekt im Widerspruch zur Wellentheorie steht. Und warum können die Elektronen nur ein Photon absorbieren und nicht ein halbes oder mehrere?
Meine Ideen:
schonmal Danke im Voraus für die Antworten !  |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8584
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| jh8979 Verfasst am: 24. Okt 2012 01:37 Titel: |
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Hast Du Dir schon irgendwas durchgelesen hierzu? Das steht nur wirklich in *jeder* Abhandlung ueber den photoelektischen Effekt. |
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Izzywell
Anmeldungsdatum: 23.10.2012
Beiträge: 2
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| Izzywell Verfasst am: 24. Okt 2012 10:41 Titel: |
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Naja wir haben es im Unterricht behandelt und ich habe im Physikbuch nachgeschaut und gegoogelt, aber da es scheinbar so offensichtlich ist, steht überall nur, dass es so ist, aber nicht warum. Das mit der Frequenz kann ich mir noch irgendwie so erklären, dass nach der Wellentheorie Licht mit großer Wellenlänge einfach nur langgenug auf ein Elektron einstrahlen müsste, um es auszulösen. Da aber die Elektronen nur ein Photon absorbieren ist es bei der Lichtquantentheorie eben nicht der Fall. Aber warum können sie denn nur ein Photon absorbieren? Als das jemand im Unterricht gefragt hat, wurde nur gesagt, dass es eben die Natur der Photonen ist. Ich mein ich kann ja auch einfach schreiben, dass es so ist, aber ich würde es schon gerne verstehen. Ich habe auch noch eine Frage : warum wird bei dem optischen Gitter weißes Licht in seine Farben zerlegt? Bei einem Prisma ist es ja so, das es geschieht weil die unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich gebrochen werden, aber beim Gitter läuft das Licht ja nicht durch ein anderes Medium ? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18137
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| TomS Verfasst am: 24. Okt 2012 11:35 Titel: |
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Nach der klassischen Theorie der el.-mag. Strahlung ist die Energiedichte des el.-mag. Feldes proportional zu E²+B²; damit führt die Erhöhung der Intensität des Lichts zu einer Erhöhung der Energiedichte; wenn Elektronen sich wie klassische Dipole verhalten würden, dann müssten sie entsprechend stärker angeregt (und beschleunigt) werden. Dies wird offensichtlich nicht beobachtet.
Statt dessen beobachtet man eine Abhängigkeit der Elektronenenergie von der Frequenz des eingestrahlten Lichtes, was wiederum aufgrund der klassischen Theorie der el.-mag. Strahlung nicht erklärt werden kann; wenn Elektronen sich wie klassische Dipole verhalten würden, dann dürfte ihre Anregungsenergie (und Beschleunigung) nicht von der Frequenz abhängen.
So, jetzt wissen wir, wie man den Photoeffekt nicht erklären nn
Jetzt zu der nächsten Frage:
| Izzywell hat Folgendes geschrieben: | | Da aber die Elektronen nur ein Photon absorbieren ist es bei der Lichtquantentheorie eben nicht der Fall. Aber warum können sie denn nur ein Photon absorbieren? |
Auf elementarer Ebene ist die Absorption oder Streuung eines Photons an einem Elektron ein elementarer Prozess (Feynmandiagramm). Es gibt keinen elementaren Prozess, bei dem zwei Photonen beteiligt sind.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 24. Okt 2012 15:56, insgesamt einmal bearbeitet |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 24. Okt 2012 11:44 Titel: |
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Hi,
ließ dir mal den folgenden Artikel durch.
http://www.ta7.de/txt/wissensc/wiss0015.htm
Gruß Planck1858
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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Huggy
Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785
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| Huggy Verfasst am: 24. Okt 2012 12:35 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Auf elementarer Ebene ist die Absorption oder Streuung eines Photons an einem Elektron ein elementarer Prozess (Feynmandiagramm). Es gibt keinen elementaren Prozess, bei dem zwei Photonen beteiligt sind, |
Ein Elektron könnte aber ein Photon absorbieren und etwas später noch ein zweites. Das wäre quantenmechanisch nicht verboten. Allerdings bringt das im Hinblick auf einen Austritt aus der Oberfläche nur etwas, wenn das Elektron in der Zwischenzeit die gewonnene Energie nicht wieder durch Stöße mit den Atomrümpfen verloren hat. Wenn die Wahrscheinlichkeit für eine Absorption zwischen zwei Stößen klein ist, wie ich vermute, dann ist die Wahrscheinlichkeit für zwei Absorptionen in dieser Zeit noch mal viel kleiner und dürfte deshalb zu keinem messbaren Effekt führen.
Da das eine selbstgebastelte Erklärung ist, ist sie ohne Gewähr. |
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Uriezzo
Anmeldungsdatum: 15.09.2011
Beiträge: 281
Wohnort: Großostheim
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| Uriezzo Verfasst am: 24. Okt 2012 14:12 Titel: Re: Fotoeffekt HILFE! |
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| Izzywell hat Folgendes geschrieben: | | Ich verstehe nicht ganz warum die Grenzfrequenz beim Fotoeffekt im Widerspruch zur Wellentheorie steht. |
Die Grenzfrequenz alleine weist zunächst einmal nur auf eine Unstetigkeit oder Quantelung hin. Ohne diese Quantelung könnte ich nämlich Elektronen auch bei niedrigerer Frequenz auslösen, wenn ich das Metall nur mit genügend hoher Intensität bestrahle.
Allerdings widerspricht die Grenzfrequenz alleine noch nicht der Wellentheorie elektromagnetischer Strahlung: Ich könnte die Quantelung auch im Bereich der Energieniveaus der Elektronen annehmen (wo ja auch eine Quantelung vorliegt): Das heißt: Wenn ich die elektromagnetische Strahlung klassisch und die Elektronen im Metall quantenmechanisch beschreibe, stoße ich ebenfalls auf so eine Grenzfrequenz - ganz ohne Photonen (siehe Mandel/Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics)
Um zu Photonen zu gelangen, brauche ich mehr als die Grenzfrequenz. |
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Uriezzo
Anmeldungsdatum: 15.09.2011
Beiträge: 281
Wohnort: Großostheim
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| Uriezzo Verfasst am: 24. Okt 2012 14:15 Titel: |
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| Huggy hat Folgendes geschrieben: | Ein Elektron könnte aber ein Photon absorbieren und etwas später noch ein zweites. Das wäre quantenmechanisch nicht verboten. Allerdings bringt das im Hinblick auf einen Austritt aus der Oberfläche nur etwas, wenn das Elektron in der Zwischenzeit die gewonnene Energie nicht wieder durch Stöße mit den Atomrümpfen verloren hat. Wenn die Wahrscheinlichkeit für eine Absorption zwischen zwei Stößen klein ist, wie ich vermute, dann ist die Wahrscheinlichkeit für zwei Absorptionen in dieser Zeit noch mal viel kleiner und dürfte deshalb zu keinem messbaren Effekt führen.
Da das eine selbstgebastelte Erklärung ist, ist sie ohne Gewähr. |
Solche Mehrphotonenprozesse gibt es durchaus und man kann sie auch nachweisen.
Schau mal hier: http://en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_absorption |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18137
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| TomS Verfasst am: 24. Okt 2012 16:03 Titel: |
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| Huggy hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | Auf elementarer Ebene ist die Absorption oder Streuung eines Photons an einem Elektron ein elementarer Prozess (Feynmandiagramm). Es gibt keinen elementaren Prozess, bei dem zwei Photonen beteiligt sind, |
Ein Elektron könnte aber ein Photon absorbieren und etwas später noch ein zweites. Das wäre quantenmechanisch nicht verboten. |
Ja, das ist richtig; wollte ich noch schreiben, hatte es dann vergessen.
Jeder elementare Prozess skaliert mit der Feinstrukturkonstante, also ca. 1/137; für die Absorption zweier Photonen durch ein Elektron ergibt das 1/137² und damit eine Unerdrückung um ca. einen Faktor 100. Außerdem muss das zweite Photon das selbe Elektron erst nochmal treffen, d.h. es kommt eine zusätzliche Unterdrückung durch die Statistik hinzu
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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