Abitur Physik am Gymnasium Trittau/Lichtelektrischer Effekt

Der Lichtelektrische Effekt (auch Photoelektrischer Effekt oder kurz Photoeffekt genannt) wurde 1905 von Albert Einstein gedeutet, was dafür sorgte, dass Einstein den Nobelpreis gewann. Aber was ist das überhaupt?

Der Lichtelektrische Effekt ist ein wesentlicher Bestandteil der Entdeckung der Quantenphysik. Darunter werden drei verschiedene Prozesse zusammengefasst, welche lauten:

-Äußerer photoelektrische Effekt

-Innerer photoelektrischer Effekt

-Photoionisation

Kurz umfassend gelangt durch die auf das Objekt eintretenden Lichtstrahlen Energie herein, diese Energie wird dafür genutzt, dass Elektronen austreten können.

Beim äußeren Photoeffekt läuft es wie folgend: Die Photonen treffen auf ein Halbleiter oder Metall, dadurch wird ihre Energie an die Elektronen abgegeben, diese verwenden davon jeweils ein Teil um aus dem Objekt auszutreten. Die restliche Energie wird als Bewegungsenergie der Elektronen verwendet. Mathematisch wird es wie folgt beschrieben:

$h\cdot f_{Grenz}=W_{A}$ , wobei f_Grenz die Frequenz ist, aber der überhaupt Elektronen ausgelöst werden.

Beim inneren Photoeffekt ist der Effekt innerhalb des Festkörpers, es wird dafür gesorgt, dass der Halbleiter besser elektronisch Leitfähig wird und die Elektronen auf das Leitungsband gehoben werden. Dazu muss jedoch folgende mathematische Bedingung gelten:

$h\cdot f\geq E_{gap}$, wobei E_gap die Energiedifferenz zwischen dem Leitungs- und Valenzband ist.

Dieser Vorgang findet auch z.B. in Solarzellen statt.

Bei der Photoionisation wird Energie reicheres Licht benötigt, da bei diesen Vorgang Elektron zum Austreten aus dem Atom, bzw. Molekül wodurch das Atom ionisiert wird.