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[quote="TomS"]4 eV? 4 kJ? Oder 4 Megatonnen? Ich vermute 4 eV. Sagt dir das Bändermodell der Festkörper etwas? Valenz- und Leitungsband? Fermi-Energie?[/quote]
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TomS
Verfasst am: 24. März 2024 16:43
Titel:
Azkaenion hat Folgendes geschrieben:
Von welchen Temperaturen sprichst du hier?
Ganz normal Raumtemperatur.
Azkaenion hat Folgendes geschrieben:
Aber wenn die Lichtenergie (auch wenn zu niedrige für die Auslösearbeit) dann in dem Stoff ja eben doch was anregt und dann doch Elektronen das bauteil verlassen.
Nicht durch
einen
Anregungsvorgang.
Nehmen wir an, die Auslösearbeit sei W. D.h. bei
ist der oberste
besetzte
Zustand.
Nehmen wir weiter an, bei E* mit
befinde sich ein
erlaubter
jedoch unbesetzter Zustand.
Dann kann ein Photon der Energie
das Elektron zwar anregen, jedoch nicht herauslösen.
Azkaenion
Verfasst am: 24. März 2024 09:28
Titel:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Erstmal bitte klären, was "4" sein soll.
Dann: bei geringeren Energien als der Auslöse-Arbeit können elektronische Übergänge zwischen gebundenen Systemen stattfinden, wenn die Energie des Photons zu einer Energiedifferenz "freier Zustand – besetzter Zustand" passt.
Das geschieht u.U. schon bei sehr niedrigen Energien, z.B. bei der thermischen Anregung von Elektronen.
Von welchen Temperaturen sprichst du hier?
Finde die Idee mit der Austrittsarbeit ganz interessant.
Wird sie nicht erreicht dann werden keinen Elektronen heraus gelöst.
Aber wenn die Lichtenergie (auch wenn zu niedrige für die Auslösearbeit) dann in dem Stoff ja eben doch was anregt und dann doch Elektronen das bauteil verlassen.
Ist das dann nicht das Gleich?
Auch wenn es nicht auf direktem Weg erfolgt ist?
TomS
Verfasst am: 06. Feb 2024 07:56
Titel:
Hier eine kurze Zusammenfassung:
Energiebänder entstehen aus den Energiezuständen einzelner Atome, wenn diese einen Festkörper bilden. Zuvor haben einzelne Atome diskrete Energieniveaus. Wenn sich die Atome jedoch nah genug kommen, wechselwirken die Elektronen, die diese Zustände besetzen, untereinander. Aufgrund dieser Wechselwirkung spaltet sich sich jedes ursprüngliche Niveau in verschiedene Niveaus mit leicht unterschiedlichen Energien auf. Aufgrund der großen Zahl beteiligter Elektronen resultieren quasi-kontinuierliche Energiebänder.
Ein Band resultiert also aus der Aufspaltung der zunächst energetisch identischen Zustände vieler einzelner Atome und repräsentiert einen Energiebereich erlaubter Zustände
Nun gibt es zwei Effekte:
1. Betrachtet man zwei
verschiedene
Zustände, so spalten diese unterschiedlich auf. Dabei kann die Aufspaltung zweier durch eine gewisse Übergangsenergie getrennter Zustände so stark sein, dass die beiden resultierenden Bänder überlappen. Oder die Aufspaltung ist geringer, zwischen den beiden Bändern verbleibt ein weiterhin verbotener Energiebereich, die so genannte Bandlücke.
Wir haben also zwei Bänder
2. Durch die Wechselwirkung deformieren sich die Wellenfunktionen. Ursprünglich waren diese immer an einem Atom lokalisiert, sie können – müssen jedoch nicht – sich ausdehnen, so dass sich ein Zustand über den kompletten Festkörper ausdehnt. Im ersten Fall bleibt ein Elektron, das diesen lokalisierten Zustand besetzt, weiterhin an seinem ursprünglichen Atom gebunden; diese Zustände bilden das so genannte Valenz-Band. Im zweiten Fall kann sich das Elektron, das einen derart nicht-lokalisierten Zustand besetzt, quasi-frei im gesamten Festkörper bewegen; man spricht von einem Leitungs-Band.
Die Zustände sind zunächst ein mathematisches Konstrukt, sie können jedoch – ähnlich wie die Energieniveaus in einem Atom – von unten nach oben durch die Elektronen des Festkörpers besetzt werden. Wenn bei dieser Besetzung die obersten besetzten Zustände innerhalb des Energiebereiches des Leitungsbandes liegen, so liegt ein elektrischer Leiter vor; ein Elektron befindet sich in einem delokalisierten Zustand bzw. L kann durch minimale thermische Energie in einen solchen angeregt werden (ist der oberste besetzte Zustand jedoch durch eine Bandlücke vom Leitungsband getrennt, so liegt ein Halbleiter oder Isolator vor).
Die Austrittsarbeit eines Metalls entspricht nun gerade der Energiedifferenz vom obersten besetzten Zustand innerhalb des Leitungbandes bis zum niedrigsten Zustand, in dem das Elektron nicht mehr im Festkörper gebunden ist. Hat ein Photon diese Energie, kann es ein Elektron herauslösen.
Hat ein Photon eine geringere Energie, aber ist diese gerade passend, um einen Zustand innerhalb des Bandes (oder eines darüberliegenden) zu erreichen, so kann das Elektron angeregt werden.
Ausgehend von der ursprünglichen Energie muss für einen möglichen Übergang in irgendein Band n also gelten
Und dieser Zustand muss natürlich noch umgesetzt sein!
In einem Leiter (am Temperaturnullpunkt) ist das Valenzband vollständig mit Elektronen besetzt, das Leitungsband ist unbesetzt. Da jedoch beide Bänder überlappen, kann ein Photon beliebig kleiner Energie ein Elektron im obersten Zustand des Valenzbandes anregen; etwas energiereichere Photonen regen ein Elektron in höhere Zustände des Leitungbandes an – bis zu dessen maximaler Energie, oberhalb derer der Energiebereich wieder verboten ist.
tom_sawyer
Verfasst am: 06. Feb 2024 02:57
Titel:
die austrittsarbeit, ich glaube so nennt man das, wäre bei zink zb 4.34ev
TomS
Verfasst am: 05. Feb 2024 22:39
Titel:
Sagen dir die Energiezustände in einem Atom etwas?
Azkaenion
Verfasst am: 05. Feb 2024 18:17
Titel:
Leider nein.
TomS
Verfasst am: 05. Feb 2024 18:13
Titel:
4 eV? 4 kJ? Oder 4 Megatonnen?
Ich vermute 4 eV.
Sagt dir das Bändermodell der Festkörper etwas? Valenz- und Leitungsband? Fermi-Energie?
Azkaenion
Verfasst am: 05. Feb 2024 17:20
Titel:
Mit der 4 meinte ich die notwenige Energie des Lichts die notwendig ist um Elektronen heraus zu lösen. ich glaube das heißt Austrittsarbeit.
TomS
Verfasst am: 05. Feb 2024 15:36
Titel:
Erstmal bitte klären, was "4" sein soll.
Dann: bei geringeren Energien als der Auslöse-Arbeit können elektronische Übergänge zwischen gebundenen Systemen stattfinden, wenn die Energie des Photons zu einer Energiedifferenz "freier Zustand – besetzter Zustand" passt.
Das geschieht u.U. schon bei sehr niedrigen Energien, z.B. bei der thermischen Anregung von Elektronen.
willyengland
Verfasst am: 05. Feb 2024 13:01
Titel:
Wenn mit "4" 4 eV gemeint ist, dann müsste das Elektron mit mindestens 4 V beschleunigt werden, oder?
Azkaenion
Verfasst am: 04. Feb 2024 20:27
Titel: Elektronenanregung
Frage: Licht gehört doch zu der elektromagnetischen Strahlung.
Jeder Stoff hat einen Wert der überschritten werden muss, um Elektronen heraus lösen zu können aus der Oberfläche. Bei rostfreien Edelstählen liegt dieser Wert über 4 und somit reicht die Intensität von normalem tageslicht nicht aus umd Elektronen heraus zu lösen. Aber wie iest es mit der Elektronenanregung?