Einfach gesagt: Der photoelektrische Effekt (gehört zum Bereich – Quantenphysik) beschreibt einen physikalischen Vorgang, bei dem ein Photon (= Lichtteilchen) von einem in einem Material gebundenen Elektron absorbiert wird. Dadurch erfolgt eine Ablösung von Elektronen aus dem Atom oder Atomverband des Materials.
Wie bereits in der Einleitung erwähnt, beschreibt der Photoeffekt einen Vorgang, bei dem Elektronen i.d.R aus einer Metalloberfläche durch auftreffende Photonen (z.B. Sonnenlicht) herausgeschlagen werden. Dabei kann man sich die Elektronen nach dem Bohrschen Atommodell so vorstellen, dass sie auf einer Bahn (manchmal auch als Schale bezeichnet) um den Atomkern kreisen. Diese Elektronen halten sich auf der Kreisbahn, da sich die Anziehungskraft des Kerns auf das Elektron und die Zentripetalkraft des Elektrons auf der Kreisbahn im Gleichgewicht befinden (Annahme des Bohrschen Atommodells).
Ein eintreffendes Photon besitzt eine bestimmte Energie. Diese Energie kann das Photon bei einem Zusammenstoß mit einem Elektron übertragen. Durch die zugeführte kinetische Energie kann es dem Elektron ermöglicht werden, aus der “Bahn” bzw. der Metalloberfläche” herausgeschlagen zu werden.
In der Physik gibt es weiterer Phänomene, die auf der Grundlage des photoelektrischen Effektes beruhen:
Der photoelektrische Effekt ist das Phänomen der Emission von Elektronen von einer Oberfläche, wenn Licht darauf fällt.
Der photoelektrische Effekt wurde von Heinrich Hertz im Jahr 1887 entdeckt.
Der Wissenschaftler Albert Einstein erklärte den photoelektrischen Effekt und erhielt dafür 1921 den Nobelpreis für Physik.
Beim photoelektrischen Effekt nimmt ein Elektron in der Oberflächenschicht eines Materials ein Photon auf und wird dadurch aus dem Material herausgeschleudert.
Photonen sind Lichtteilchen. Im photoelektrischen Effekt werden sie von den Elektronen aufgenommen, was zur Emission der Elektronen führt.
Die Frequenz des Lichts bestimmt die Energie der Photonen. Nur wenn die Energie der Photonen höher ist als die Bindungsenergie der Elektronen, kann der photoelektrische Effekt stattfinden.
Wenn die Frequenz des Lichts zu niedrig ist, wird kein photoelektrischer Effekt auftreten, da die Energie der Photonen nicht ausreicht, um die Elektronen aus dem Material zu lösen.
Die Arbeitsfunktion ist die Mindestenergie, die ein Elektron benötigt, um aus einem Material gelöst zu werden. Sie ist spezifisch für jedes Material.
Die Intensität des Lichts beeinflusst die Anzahl der Photoelektronen, die aus dem Material ausgestoßen werden, jedoch nicht ihre Energie.
Praktische Anwendungen des photoelektrischen Effekts finden sich in vielen Bereichen wie: Photovoltaik (Solarzellen), Fotodioden in optischen Kommunikationssystemen, Lichtmessung in Fotografie und Astronomie, uvm.