fotoelektrischen

Fotoelektrischen bezieht sich auf Phänomene und Geräte, die mit dem photoelektrischen Effekt zusammenhängen. Dieser Effekt ist die Emission von Elektronen aus einem Material, meist einer Metalloberfläche, wenn diese mit Licht bestrahlt wird, dessen Photonenergie ausreicht, um die Elektronen aus der Materie zu lösen.

Historisch entdeckte der Physiker Heinrich Hertz den Effekt, bevor Albert Einstein 1905 seine lichtquantenbasierte Erklärung vorlegte. Er zeigte, dass Licht als Teilchen, sogenannten Photonen, aufgefasst werden kann. Die Emission tritt erst ein, wenn die Photonenergie hf größer ist als die Arbeitsfunktion W des Materials. Die kinetische Energie der emittierten Elektronen folgt der Beziehung Ekin = hf − W. Die Anzahl der Emittierten hängt von der Lichtintensität ab, während die maximale Energie vom Frequenzwert des Lichts bestimmt wird. Es existiert eine Schwellenfrequenz unterhalb der kein Elektronemission stattfindet, unabhängig von der Intensität.

In Experimenten wird oft der Photoelektrische Strom gemessen, der von der Intensität, Frequenz des Lichts und der Vakuumumgebung abhängt. Der sogenannte Stopppotential misst die maximale kinetische Energie der Elektronen. Diese Größenordnungen lieferten starken Beleg für die Quantennatur des Lichts und legten Grundlagen der Quantenmechanik sowie der modernen Halbleiterphysik.

Anwendungen der fotoelektrischen Effekte erstrecken sich von Fotozellen und Lichtdetektoren bis hin zu Photomultipliern und anderen Vakuusröhrenbauteilen. In der Photovoltaik ist der Begriff oft mit modernen Solarzellen verbunden, die auf dem Prinzip der lichtinduzierten Elektronenfreisetzung basieren. Insgesamt hat der fotoelektrische Rahmen wesentliche Impulse für das Verständnis von Licht als Quantenphänomen gegeben.