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Photoeffekt und freie Elektronen
 
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anonymous3525233
Gast





Beitrag anonymous3525233 Verfasst am: 21. Apr 2024 12:44    Titel: Photoeffekt und freie Elektronen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Weshalb funktioniert der Photoeffekt nicht mit freien Elektronen und lediglich mit festen, also wieso wird ein Photon auch gestreut an einem freien und wieso findet lediglich nur eine komplette Aufnahme der Energie statt?

Meine Ideen:
wegen Energieverlust durch die nicht vollständige Übertragung der Energie des Photons
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18453

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Apr 2024 13:30    Titel: Antworten mit Zitat

Stelle doch mal die Gleichungen für Energie- und Impulserhaltung für den hypothetischen Photoeffekt an freien Elektronen auf.
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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.
anonymous3525233
Gast





Beitrag anonymous3525233 Verfasst am: 21. Apr 2024 15:30    Titel: Antworten mit Zitat

Sind das dann nicht die gleichen wie für den Compton-Effekt?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18453

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Apr 2024 15:56    Titel: Antworten mit Zitat

Verwandt, aber nicht gleich.

Der Compton-Effekt entspricht dem Streuprozess




Der Photoeffekt an freien Elektronen ohne Photon im Endzustand wäre



Dieser Prozess ist verboten, das kannst du leicht zeigen.


Der Photoeffekt an in einem Festkörper X gebundenden Elektronen ohne Photon im Endzustand ist dagegen


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Zuletzt bearbeitet von TomS am 21. Apr 2024 22:40, insgesamt einmal bearbeitet
anonymous3525233
Gast





Beitrag anonymous3525233 Verfasst am: 21. Apr 2024 16:00    Titel: Antworten mit Zitat

Ist verboten, weil die Energieerhaltung (Impuls) verletzt wird oder werden hierfür Formeln benötigt oder reicht es argumentativ zu begründen
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18453

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Apr 2024 16:45    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich der Lehrer oder Tutor wäre, hätte ich gerne eine kurze Rechnung gesehen.
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Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5932

Beitrag Myon Verfasst am: 21. Apr 2024 17:00    Titel: Antworten mit Zitat

Dass das nicht funktionieren kann, sieht man auch anschaulich im Schwerpunktsystem. Im Gegensatz z.B. zu einem Atomkern kann ein freies Elektron auch nicht in einen angeregten Zustand übergehen.
anonymous3525233
Gast





Beitrag anonymous3525233 Verfasst am: 21. Apr 2024 17:12    Titel: Antworten mit Zitat

Welche Art von Gleichungen kann man hier anwenden zur Begründung dessen, steh grade auf dem Schlauch
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5932

Beitrag Myon Verfasst am: 21. Apr 2024 17:53    Titel: Antworten mit Zitat

Ich weiss nicht, ob ich das schreiben soll, da TomS das alles 1000 mal besser und präziser weiss und erklären kann. Aber Du könntest die relativistische Gesamtenergie betrachten vor und nach einer hypothetischen Absorption, entweder im System, wo das Elektron vorher ruht, oder im Schwerpunktsystem.
anonymous3525233
Gast





Beitrag anonymous3525233 Verfasst am: 21. Apr 2024 18:53    Titel: Antworten mit Zitat

Wie zeigt dann das Resultat, was darauf schließen lässt, dass es nicht möglich ist an freien Elektronen?

Soweit die Bilanz und welche Formeln setze ich nun ein?

Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5932

Beitrag Myon Verfasst am: 21. Apr 2024 19:15    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn Du die Energie des Photons noch schreibst als



siehst Du, dass die Gleichung nicht aufgehen kann.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18453

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Apr 2024 23:10    Titel: Antworten mit Zitat

Man kann auch vom Ergebnis für den Compton-Effekt ausgehen und das auslaufende Elektron aus diesen herausnehmen.
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anonymous3525234
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Beitrag anonymous3525234 Verfasst am: 22. Apr 2024 02:10    Titel: Antworten mit Zitat

Wie ist es eigentlich mit Antimatiere Photonen, gibt es das überhaupt google meint ja bei der Materie Antimaterie Reaktien würden Photonen frei aber sind Photonen dann immer Materie oder einfach nur Energie und sowas wie Antiengergie gibt es garnicht? Bin verwirrt ...
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18453

Beitrag TomS Verfasst am: 22. Apr 2024 07:05    Titel: Antworten mit Zitat

Zunächst mal zur Lösung der Aufgabe: im Ruhesystem des Elektrons trägt vor dem Stoß das Photon den Impuls p, nach dem Stoß bzw. der Absorption das Elektron. Für die Gesamtenergie gilt demnach (ich setze c=1)





Nach dem Quadrieren erhält man


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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18453

Beitrag TomS Verfasst am: 22. Apr 2024 07:10    Titel: Antworten mit Zitat

anonymous3525234 hat Folgendes geschrieben:
Wie ist es eigentlich mit Antimatiere Photonen, gibt es das überhaupt google meint ja bei der Materie Antimaterie Reaktien würden Photonen frei aber sind Photonen dann immer Materie oder einfach nur Energie und sowas wie Antiengergie gibt es garnicht? Bin verwirrt ...

Das Antiteilchen zum Elektron wäre das Positron. Beide können zu Photonen annihilieren



Es ist wieder interessant, zu überlegen, wieviele Photonen n entstehen können, und ob insbs. n = 1 zulässig ist.

Das Photon ist sein eigenes Antiteilchen.

Für n = 2 ist auch der umgekehrte Prozess erlaubt



jedoch extrem selten.

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anonymous3525233
Gast





Beitrag anonymous3525233 Verfasst am: 22. Apr 2024 14:17    Titel: Antworten mit Zitat

D.h. bei 2mp=0 geht nur p=0, das würde aber heißen fände gar kein Stoß statt, weil sich das Photon gar nicht bewegt auf das Elektron?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18453

Beitrag TomS Verfasst am: 22. Apr 2024 14:19    Titel: Antworten mit Zitat

Sozusagen, ja.
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