Photoelektrischer Effekt

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Der photoelektrische Effekt bei Metallen wie z.b. Edelstahl findet doch nur durch den UV Anteil im Tageslicht statt, weil dieses besonders kurzwellig und damit besonders energiereich ist.
Ohne UV Anteil kein Photoeffekt bei Metallen.

Silizium als Halbleiter hätte ja einen Inneren Photoeffekt.
Im Edelstahl ist auch Silizium enthalten.
Da es dort aber gebunden ist, hat es ja nicht mehr die Halbleiter Eigenschaften.
Richtig?

Gibt es eine Tabelle aus der ersichtlich ist, bei welchem Spektrum des Lichts, bei dem jeweilligen Metall der Photoeffekt statt findet, oder kann man die obere Aussage so generell stehen lassen?

Licht an sich schädigt ja nicht.
Bei Kunststoffen bilden sich durch die gebildeten Radikale des Photoeffekts und Sauerstoff Nebenprodukte.

Bei Metallen geschieht doch rein gar nichts. Ausser das Elektronen abgehen, die aber bei Kontakt mit anderen Stoffen / Medien, durch Ladungsausgleich wieder zurück geholt werden.

Sprich, Metalle sind doch unbegrenzt Licht / UV Licht beständig

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Niemand eine Idee?
Mein papa hat gesagt hier würde ich ganz sicher jemanden finden, der mir helfen kann.

pandaaa · Gast

Hey,
weißt du denn, wieso genau der photoeffekt überhaupt stattfindet und von welchen Faktoren es abhängig ist?

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Die Photonen übertragen ihre Energie auf die Elektronen in der Oberfläche und ermöglichen diesen dann, die Oberfläche zu verlassen.
Je kurzwelliger das Licht ist, umso energiereicher ist es.
Deswegen findet dieser effekt auch verstärkt im UV Bereich statt.

Durch die Aktivierung der Elektronen ändert sich natürlich die Ladung des Metall teils und es wird für Reaktionen empfänglicher.
Rosten, oder passivieren oder den Angriff durch saure Medien, da es dabei ja im Prinzip ganz grob gesagt auch um Ladungsaustausch geht.

Bei Kunststoffen ist das anders, da kommt halt noch die Reaktion mit den Sauerstoffatomen hinzu.

Nils Hoppenstedt · Anmeldungsdatum: 08.01.2020 Beiträge: 2019

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Auf Seite 254 bei 3.7.1 Physikalischer Prozeß.
da wird oben rechts beschrieben was die durchschnittliehce Austrittsarbeit bei z.b. Cu und Edelstahl ist.
Das darunter verstehe ich dann aber nicht. . .

Auf Grund von Feldüberhöhungen an Mikrospitzen oder leitfähigen Kanälen in Oxidschichtensind für die Feldemissionen aber wesentliche niedrigere makroskopische Feldstärken ausreichend.

Wie ist das den jetzt zu verstehen???
Hat das noch was mit dem Photoeffekt zu tun?
ich hatte mir da jetzt schon ganz prima was hergeleitet.
Nämlich folgendes:
Bei dem Experiment mit Zink und der Quecksilberdampflampe wurde der Photoeffekt durch das Filtern mit einer Galsscheibe, welche die UV Strahlen ausfiltern können, völligst gestoppt.
Also sollte das bei Edelstahl genauso sein.

Aber der Text darunter verwirrt mich. . .
Oder hat der jetzt nur mit dem Experiment zu tun und nicht mit dem Photoeffekt???

Und noch eine Frage.
Was ist den UV armes Tageslicht?
Ich dachte der UV Anteil ist immer gleich hoch im Tageslicht.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Ich bekomme den Link nicht geteilt. Erst war da was von Amazon, jetzt lässt sich der Link nicht öffnen.
Ich versuche was anderes.

https://books.google.de/books?id=VTZMoRoFtRAC&pg=PA254&lpg=PA254&dq=edelstahl+austrittsarbeit&source=bl&ots=eU7cpgi_d7&sig=ACfU3U0SGuXgSrucBOrbotJtQr0Q54RInw&hl=de&sa=X&ved=2ahUKEwih7raH14DvAhUi2-AKHUUPCU0Q6AEwBnoECBMQAw

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Licht an sich schädigt ja nicht.
Bei Kunststoffen bilden sich durch die gebildeten Radikale des Photoeffekts und Sauerstoff Nebenprodukte.

Bei Metallen geschieht doch rein gar nichts. Ausser das Elektronen abgehen, die aber bei Kontakt mit anderen Stoffen / Medien, durch Ladungsausgleich wieder zurück geholt werden.

Sprich, Metalle sind doch unbegrenzt Licht / UV Licht beständig

Stimmt das den soweit?

Für die Austrittsarbeit von der Edelsathl Passivschicht konnte ich nichts finden.
Ist das dann die 4,5 von Edelstahl, oder unterscheidet man da nochmal?

Nils Hoppenstedt · Anmeldungsdatum: 08.01.2020 Beiträge: 2019

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

Dieses Erwärmen ist dann parktisch der Energiegewinn, wodurch auch die Elektronen dann austreten
Richtig?

Ich meinte jetzt auch nicht damit, das man auf Metalle Strahlung drauf ballern kann ohne Ende, sondern das unter ganz normalen Umständen, eben nicht das passiert, was bei Kunststoffen oder vielleicht auch noch anderen Sachen der Fall ist.

Bei Metallen werden einfach durch den Photoeffekt Elektronen abgegeben, die sich das Metall aber über den Ladungsausgleich wieder holen kann.

Bei dem Vorgang des Rostens von Stahl ist das ja wieder anders. Da hat man dann Kathode, Anode und Elektrolyt und dadurch sind die Elektronen dann dauerhaft weg.

Das Einzige was sich durch den Photoeffekt ändert, ist die Aktivierungsstufe der Elektronen, dadurch kann es sein, das Edelstahl schneller passiviert oder Stahl in diesem Moment unter Einwirkung des Photo Effektes schneller rostet.

Das war es aber auch schon.
Soweit richtig?

Den Artikel den ich da gefunden habe und wo ich den Link dazu eingestellt habe, beschreibt den Quantenmechanischen Tunneleffekt.
Das habe ich mittlerweile heraus gefunden und bin da auch ganz stolz auf mich.

Dieser Vorgang beschreibt also, das auch Teilechen die viel zu wenig Energie besitzen um die Austrittsarbeit leisten zu können, beim anlegen einer äußeren Energie, trotzdem das Material / also die Barriere überwinden können.
Theoretisch ist es also möglich, das ich mich an eine Hauswand drücke und einzelne Teilchen von mir, die Hauswand durchdringen, während ich davo stehen bleibe, weil ich nicht durch die Mauer gehen kann.

So wurde dieser Quantenmechanische Effekt beschrieben.
Zwar als plausibel, aber eben äußerst unwahrscheinlich.

Sprich das wird so in der Realität nicht vorkommen, das bei einem Metall Elektronen das Material verlassen, die nicht über genug Energie verfügen.

Welche Frage jetzt noch offen bleibt ist, welche Austrittsarbeit hat die Passivschicht von Edelstahl?

Auf Seite 254 bei 3.7.1 Physikalischer Prozeß.
da wird oben rechts beschrieben was die durchschnittliehce Austrittsarbeit bei z.b. Cu und Edelstahl ist.
Das darunter verstehe ich dann aber nicht. . .

Auf Grund von Feldüberhöhungen an Mikrospitzen oder leitfähigen Kanälen in Oxidschichtensind für die Feldemissionen aber wesentliche niedrigere makroskopische Feldstärken ausreichend.

Wie ist das den jetzt zu verstehen???
Hat das noch was mit dem Photoeffekt zu tun?
ich hatte mir da jetzt schon ganz prima was hergeleitet.
Nämlich folgendes:
Bei dem Experiment mit Zink und der Quecksilberdampflampe wurde der Photoeffekt durch das Filtern mit einer Galsscheibe, welche die UV Strahlen ausfiltern können, völligst gestoppt.
Also sollte das bei Edelstahl genauso sein.

Aber der Text darunter verwirrt mich. . .
Oder hat der jetzt nur mit dem Experiment zu tun und nicht mit dem Photoeffekt???

Das es hier um ein anderes Experiment geht ist mittlerweile klar.
Aber bedeutet der Hinweis mit der Feldstärke, das es in der Passivschicht vereinzelte Stellen gibt, bei welchen die Austrittsarbeit (für den Photoeffekt gesehen) viel niedriger ist als die angegebenen 4,5?
Oder bezieht sich das doch wieder auf Ströme, speziell das Experiment betreffend?

Ich fände es reichlich quatsch, eine Austrittsarbeit von Edelstahl anzugeben, wenn die oberste Schicjht doch immer aus der Passivschicht besteht.

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

https://www.google.com/url?q=https://www.iuta.de/igf-docs/abschlussbericht_275.pdf&sa=U&ved=2ahUKEwin9v7LyILvAhUb8uAKHQk6C7oQFjADegQIBBAB&usg=AOvVaw1eyaV0VvyCq4yXCgI6r7ow

Seite 105 ist hier intetessant.
Die Passivschicht hat also eine recht niedrige Austrittsarbeit.

Sprich, Licht fernhalten.

Das Ferminniveau was hier beschrieben wird über die Messung der Menge der Austrittsarbeit irritiert mich allerdings etwas.

Der Photoeffekt bei Metallen ist ja nur oberflächlich.
Also auch bei Chromoxid.

Nur bei Halbleitern und Nichtmetallen, gibt es doch den Inneren Photoeffekt.

Richtig?

Azkaenion · Anmeldungsdatum: 21.06.2020 Beiträge: 301

So. . .
Ich fasse mal zusammen was ich bisher gelernt habe.
Ein kurzes Richtig oder Falsch darunter wäre super lieb von euch!
Unser Lehrer hat gesagt, bis Montag müssen wir den Aufsatz zum Photoeffekt fertig haben.

Also:

Chemische Reaktionen gibt es durch den Photoeffekt bei Metallen keine.
Nicht so wie bei Kunststoffen oder anderen Produkten/Stoffen.

Den es entstehen keine Radikale.
Allerdings ist der Ladungszustand mit Photoeffekt ein anderer.
Wodurch sich manche Vorgänge verändern.

Rosten, passivieren etc. kann schneller oder stärker ablaufen.
Das war es aber auch schon.

Die Links die ich hier gepostet habe, gehören zu anderen Experimenten.

Allerdings ist es wohl so, das die Passivschicht von Edelstahl schon durch UV armes Tageslicht beeinflußt wird in ihrem Wachstum.

Es sei den, die Werte die in den Experimenten erwähnt werden.
Bei dem zweiten Experiment auf Seite 105 und bei dem ersten Link direkt oben rechts auf der Seite, stehen da in einem anderen Zusammenhang. Wenn da also jemand was dazu sagen kann, wäre das ebenfalls toll!

Wobei diese ja nahezu überhaupt nicht wächst.
Es gibt genug Edelstahl Geländer, Dachrinnen, Kunstgegenstände etc. die das ganze Jahr im Freien stehen und da tut sich nicht wirklich etwas.
Für Geländer heißt es ja z.b. immer die halten 100 Jahre und mehr.
Wobei die Passivschicht natürlich auch immer durch korrosive Prozesse abgebaut wird.

Aber es bleibt, da sie nicht merklich wächst.

Vermutlich ist das Wachstum im Dunkeln noch weniger, bzw. die Passivschicht wird nicht so dicht ausgebildet.

Schaden wird die Dunkelheit definitiv nicht.
Sprich, das Wachstum wird nicht schneller gehen.

Zum "Ladungsverlust" durch den Photoeffekt.
Man kann die Metalle und auch alle anderen Körper immer wieder Aufladen und Entladen.
Sprich wenn dem Metall Elektronen fehlen, dann gibt es eben beim nächsten Kontakt mit einem anderen Ladungsträger einen Ladungsausgleich.

Es ist aber nicht so, das ein Metall deswegen kaputt gehen würde.
Es ist dann halt einfach positiv geladen, bei Elektronenmangel.
Und negativ geladen bei Elektronenüberschuß.

Nur eine Frage bleibt noch.
Wird es immer schwerer mit der Zeit Elektronenen zur Austrittsarbeit zu bewegen?
Sprich, geht das ganze nur bis zu einer bestimmten Menge an Elektronenmangel?