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Sebastian Glantschnig. Albert Einstein Photoelektrischer Effekt. Biographie. 1879: Geburt in Ulm am 14.März 1896: Beginn des mathematisch-physikalischen Fachlehrerstudiums am Polytechnikum Zürich 1900: Diplom als Fachlehrer für Mathematik und Physik
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Sebastian Glantschnig Albert EinsteinPhotoelektrischer Effekt
Biographie • 1879: Geburt in Ulm am 14.März • 1896: Beginn des mathematisch-physikalischen Fachlehrerstudiums am Polytechnikum Zürich • 1900: Diplom als Fachlehrer für Mathematik und Physik • 1902-1909: Technischer Vorprüfer am Eidgenössischen Amt für geistiges Eigentum (Patentamt) in Bern
Annus mirabilis 1905 • Arbeit „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“zum photoelektrischen Effekt • Dissertation „Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen“ • Arbeit „Über die von der molekular-kinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen“zur brownschen Molekularbewegung
Annus mirabilis 1905 • Abhandlung „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“ • Nachtrag „Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?“ (E = mc²) →Spezielle Relativitätstheorie Carl Friedrich von Weizsäcker: „Vier Publikationen über verschiedene Themen, deren jede, wie man heute sagt, nobelpreiswürdig ist“
Biographie • 1908: Habilitation an der Berner Universität, nachdem sie diese im Vorjahr abgelehnt hatte • 1909: Dozent für theoretische Physik an der Universität Zürich • 1914-1932: „Berliner Jahre“ Forschung an der Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin • 1916: Fertigstellung der Allgemeinen Relativitätstheorie
Biographie • 1921: Nobelpreis für Physik • 1932-1955: Übersiedeling in die USA nach Princeton. Anstellung am Institute for Advanced Studies. • 1939: Unterzeichnung der Aufforderung an den amerikanischen Präsidenten, den Bau der Atombombe voranzutreiben • 1945: Gründung des"Emergency Committee of Atomic Scientists" • 1955: Einstein starb am 18. April 1955 im Alter von 76 Jahren in Princeton
Historischer Überblick Die Natur des Lichts • Newton: Licht besteht aus Partikeln • Huygens: Theorie der Wellennatur des Lichts • Maxwell: Verbindung von Elektrodynamik und Optik (Maxwell-Gleichungen) → Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen
Die Entdeckung des photoelektrischen Effekts • Hertz: 1886, Arbeit mit Radiowellen • Hallwachs: 1888, Bestrahlung geladener Zinkplatten • Thomson: 1899, die vom Metall emittierten Ladungen sind identisch mit den von ihm 1897 entdeckten Elektronen • Lenard: Nachweis von Elektronen-emission an verschiedenen bestrahlten Oberflächen
Der photoelektrische Effekt • Die Physik Albert Einsteins: http://www.youtube.com/watch?v=nCdESULL6cA&feature=related
Der photoelektrische Effekt • 3 Arten • Äußerer photoelektrischer Effekt (auch Photoemission oder Hallwachs-Effekt) Herauslösen von Elektronen aus Metalloberflächen durch Bestrahlung • Innerer photoelektrischer Effekt tritt in Halbleitern auf • Atomarer Photoeffekt (Photoinisation) Ionisation von Atomen oder Molekülen durch Bestrahlung mit Licht genügend hoher Frequenzen
Klassische Vorhersagen Licht als transversale elektromagnetische Welle mit Wellenlänge λ, die sich mit Lichtgeschwindigkeit c ausbreitet. • Die Energie einer Welle wird auf eine große Anzahl von Elektronen aufgeteilt • Sowohl die Anzahl als auch die noch vorhandene kinetische Energie der ausgetretenen Elektronen nimmt mit wachsender Lichtintensität zunehmen • Emission der Photoelektronen umso später je geringer die Intensität
Experimentelle Ergebnisse • Es existiert eine Grenzfrequenz ν0, unterhalb derer keine Elektronen emittiert werden,unabhängig von der Intensität des eingestrahlten Lichts. • Die kinetische Energie dieser Elektronen ist proportional ihrer Frequenz νabzüglich der Grenzfrequenz ν0 • Die Freisetzung der Elektronen beginnt sofort bei Einfall des Lichtes • Die Anzahl der ausgelösten Elektronen ist proportional zur Bestrahlungsstärke
Einsteins Erklärung Grundlage war Planck'sche Strahlungshypothese (1900): • Licht besteht aus einem Strom von Teilchen, den Photonen • Deren Energie E ist das Produkt aus der Frequenz ν des Lichts und dem Planckschen Wirkungsquantum h. Ephoton = hν =hc/λ h =
Einsteins Erklärung Ekin = hν - WA
Der photoelektrische Effekt • Applets http://www.walter-fendt.de/ph14d/photoeffekt.htm http://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric_en.jnlp http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/kap28/PhotoEffect/photo.htm • Versuchssammlung http://www.leifiphysik.de/web_ph12/versuche/09fotoeff/index.htm • Weitere Materialienhttp://ne.lo-net2.de/selbstlernmaterial/p/a/pe/peindex.html
Einsteins Erklärung 1916, Experimentelle Bestätigung durch Millikans Arbeit: „Quantenbeziehungen beim photoelektrischen Effekt → der photoelektrische Effekt war eines der Schlüsselexperimente zur Begründung der Quantenphysik (Welle-Teilchen-Dualismus)
Der Nobelpreis • 1922: Verleihung des Nobelpreises für Physik rückwirkend für das Jahr 1921 • Einstein war zwischen 1908 und 1922 fast jedes Jahr für den Preis nominiert, jedoch Hinweis auf den Mangel experimenteller Bestätigungen • Streit zwischen der Schweiz und Deutschland
Literaturliste • Bührke, T. (2004). Albert Einstein • Herrmann, K. (1994). Der Photoeffekt. Grundlagen der Strahlenmessung • Zankl, H. (2005). Nobelpreise. Brisante Affairen, umstrittene Entscheidungen • Ziegelmann, H. (2005). Albert Einstein. Leben und Werk • http://physik.uni-graz.at/~cbl/QM/contents/Projekte_2004/p1/ G7_Photoeffekt.pdf Zugriff am 21.10.2011 • http://de.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein Zugriff am 21.10.2011 • http://www.dhm.de/lemo/html/biografien/EinsteinAlbert/Zugriff am 21.10.2011 • http://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_EffektZugriff am 22.10.2011