Zu Beginn des 20. Jahrhunderts zeigten Lichtphänomene einige beunruhigende Tatsachen, zum Beispiel:
Durch Bestrahlen der Photokathode, die mit einem Alkalimetall bedeckt ist, war es in einigen Fällen möglich, Elektronen zu extrahieren, die dann auf die Anode übersprangen und somit einen elektrischen Strom erzeugten, den das Galvanometer G detektierte. Es wurde festgestellt, dass dieser "photoelektrischer" Effekt nur ab einer bestimmten Frequenz des einfallenden Lichts auftritt .
Wie erklärt man den photoelektrischen Effekt?
Weil ja kein Wissenschaftler den photoelektrischen Effekt aus der Wellentheorie des Lichts erklären könnte, verwendete Albert Einstein eine Hypothese von Max Planck für eine einfache, aber revolutionäre Erklärung:
Das Licht besteht aus Korpuskeln (Photonen genannt). Photonen haben eine Energie proportional zur Lichtfrequenz: Energie eines Photons: $E$ $ =$ $ h\cdot\nu\;(7)$ Die Planckche $ h $ -Konstante ist eine Proportionalitätskonstante. $h$ $=$ $6,626\cdot 10^{-34}J\cdot s\;(8)$
Das Licht einer bestimmten Farbe ist mehr oder weniger intensiv entsprechend der Anzahl der transportierten Photonen.
Der photoelektrische Effekt ist dann leicht erklärt: Kein "rotes" Photon hat genug Energie (niederfrequent), um ein Elektron aus dem Alkalimetall der Photokathode zu fangen. Selbst wenn rotes Licht sehr intensiv ist (viele rote Photonen) wird kein Elektron herausgerissen. (Angenommen, 1000 Leute versuchen es mit den Fingern einen Nagel von einem Holzbrett zu schnappen ...) Jedes violette Photon hat genug Energie (hochfrequent), um ein Elektron herauszureißen. Auch wenn das violette Licht nicht sehr intensiv ist (einige violette Photonen) werden Elektronen werden herausgerissen, daher der Strom. (Angenommen, nur einer der Leute kommt mit einer Zange und reißt den Nagel ab ...)
Licht ist ein korpuskulares Phänomen Licht ist sowohl ein wellenförmiges als auch ein korpuskulares Phänomen.
Die Photonen sind Korpuskelwellen, sie entweichen dem intuitiven Bild, das wir uns von der Welt machen. Sie gehorchen nur (und glücklicherweise) den Gesetzen der Mathematik !!