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Re: Begruendung fur Lichtteilchen

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Stefan Ram wrote:
> 
> Carla Schneider <carla_schn@proton.me> schrieb oder zitierte:
> |Die theoretische Erklaerung fuer das Spektrum der Schwarzkoerperstrahlung
> |geht nur mit Photonen.
> 
>   Die Schwarzkörperstrahlung hat Planck mit quantisierten
>   Energiestufen der Atome in der Wand des schwarzen Körpers
>   erklärt. 
>   Obwohl dies mit der Vorstellung von Lichtteilchen
>   verträglich war oder auf sie hindeutete, ging Planck damals
>   nicht soweit, Lichtteilchen anzunehmen.
> 
>   Elektronen brauchen aber eine gewisse Mindestenergie, um
>   Metalle verlassen zu können. Wenn man eine Metalloberfläche mit
>   Licht bestrahlt, sollte man demnach nur die Energie des Lichtes
>   erhöhen müssen, um austretende Elektronen beobachten zu können.
>   Aber tatsächlich führt eine Erhöhung der Lichtintensität
>   /nicht/ zu einem verstärkten Austritt von Elektronen.

Das tut sie aber. Wenn man auf eine bestimmte Flaeche Licht mit einem
bestimmten Frequenzspektrum fallen laesst und es treten dabei im 
Durchschnitt n Elektronen pro Sekunde aus, dann fuehrt eine verdopplung
der Intensitaet des Lichts zu 2*n Elektronen pro Sekunde.
Wenn aber keine Elektronen austreten weil das Frequenzspekrum keine Anteile
oberhalb einer gewissen materialabhaengigen Grenzfrequenz hat, dann kann
fuehrt eine Erhoehung der Intensitaet nicht dazu dass dann doch Elektronen austreten
(ausser diese Erhoehung der Intensitaet fueht zu einer ausreichenden Erhitzung der 
Oberflaeche).

> 
>   Die Erhöhung der /Frequenz/ des Lichtes führt aber zu mehr
>   austretenden Elektronen. 

Ja, bei der Frequenzschwelle steigt die Zahl von Null auf einen intensitaetsabhaengigen
Wert.

>   Wenn Licht eine Welle wäre, würde
>   die Erhöhung der /Intensität/ des Lichtes zu einer Erhöhung der
>   Amplitude der Welle führen und damit den Elektronen mehr Energie
>   geben. Also müßte dann schon die Erhöhung der /Intensität/
>   des einfallenden Lichts den Elektronen genug Energie für einen
>   verstärkten Austritt geben. Daß dies nicht geschieht, ist also
>   nicht erklärbar, wenn man annimmt, daß Licht eine Welle sei.

Vor ueber 100 Jahren man Experimente gemacht, das eindrucksvollste habe ich hier
vor vielen Jahren angegeben in einer Diskussion mit Kurt:
Es wurden mikroskopisch kleine Metallteilchen erzeugt und diese mit einem
Mikroskop beim Schweben in einem Kondensator beobachtet. Diese Teilchen waren geladen,
mit einer oder mehreren Elementarladung und die Spannung am Kondensator so eingestellt dass die
Kraft
auf diese Ladung die Schwerkraft kompensierte.
Durch Bestrahlung mit UV-Licht konnten diese dazu gebracht werden
dass sie ein Elektron abgeben, worauf sie nicht mehr schwebten sondern sich bewegten und
den Kondensator verliessen was man gut beobachten konnte.

Wenn das Licht nicht in Form von Portionen sondern kontinuierlich
kommt wuerde man erwarten dass man diese Teilchen erst eine Weile bestrahlen muss
bis genug Energie angekommen ist damit es reicht um ein Elektron abzugeben,
diese Zeit wollte man messen.
Da die Teilchen sehr klein sind muesste es einige Sekunden dauern bis eines
genug Energie empfangen hat.
Tatsaechlich aber geschah die Abgabe des Elektrons zufaellig mit einer bestimmten
intensitaetsabhaengigen Wahrscheinlichkeit, unabhaengig von der Bestrahlungszeit.
D.h. es konnte auch direkt nach dem Einschalten des UV-Lichts passieren,
wenn bei kontinuierlichem Licht unmoeglich genug das Teilchen erreicht hat damit
es fuer das herausschlagen des Elektrons reicht.



> 
>   Nimmt man jedoch an, daß Licht aus Teilchen besteht, so muß
>   ein einzelnes Lichtteilen ein Elektron auslösen. Solch ein
>   Teilchen hat immer dieselbe Intensität (nämlich "1", da man die
>   Intensität in der Zahl der Teilchen messen kann). Als Erklärung
>   für die Frequenzabhängigkeit bleibt dann also nur noch, daß die
>   Energie dieses Teilchen eine Funktion seiner Frequenz sein muß.

Man konnte auch messen dass oberhalb der Schwelle die geschwindigkeitsabhaengige
Energie der herausgeschlagenen Elektronen von der Frequenz des Lichts abhaengt.

> 
>   Zusammengefaßt: Die beobachtete Abhängigkeit der Anzahl der
>   ausgetretenen Elektronen von der /Frequenz/ und nicht der
>   /Intensität/ des einfallenden Lichts kann nicht erklärt
>   werden, wenn man das Licht als Welle sieht, sondern nur,
>   wenn man annimmt, daß es aus Teilchen besteht.

Es ist mit nichten so dass die Zahl der ausgetretenen Elektronen
nicht von der Intensitaet abhaengt.

> 
>   /Dafür/ erhielt Einstein den Nobelpreis, nicht für seine
>   "Relativitätstheorie" (die Bezeichnung stammt nicht von Einstein).

Das ganze ist experimentell gefunden worden unter anderem von Heinrich Hertz,
der aber zu der Zeit mit der den Elektromagnetischen Wellen seiner 
Dipolantennen beschaeftigt war und deshalb keine Theorie zu dieser Entdeckung
machte, obwohl er auch Theoretiker war.
Er ist schon 1894 gestorben und konnte daher nichts mehr dazu erforschen...


Einstein hat den Nobelpreis fuer seine theoretische Erklaerung des Photoelektrischen Effekts
bekommen.
Leider steht auch hier nicht was das genau war:
https://www.aps.org/apsnews/2005/01/einstein-photoelectric-effect
Ich weiss nur dass Einstein spaeter noch ein Paper ueber die Wechselwirkung von 
Photonen mit Materie schrieb das auch grossen Einfluss hatte:
https://en.wikipedia.org/wiki/Einstein_coefficients
aber wohl nichts mit dem photoelektrischen Effekt zu tun hatte.



Uebrigends:
https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikan
las 1905 Einsteins Erklaerung und versuchte sie zu widerlegen mittels
Experimenten die dann aber die Theorie bestaetigten, was ihm sicher auch
Punkte fuer seinen Nobelpreis 1923 brachte.

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Re: Begruendung fur Lichtteilchen Carla Schneider <carla_schn@proton.me> - 2024-08-14 00:14 +0200
  Re: Begruendung fur Lichtteilchen Carla Schneider <carla_schn@proton.me> - 2024-08-14 13:08 +0200

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