Qualitative Experimente zum Photoeffekt
Wir wollen die von Hallwachs wahrgenommene Wechselwirkung von Licht und Materie in einigen prinzipiellen Versuchen qualitativ verstehen. Eine quantitativ genauere Untersuchung folgt später im Kurs.
Im Labor sieht der Versuchsaufbau wie folgt aus:
Grundsätzlich verfolgt man für den Nachweis des Photoeffekts dieses einfache Versuchsprinzip:
Methode
Zunächst wird eine Zinkplatte (Zn-Platte) auf den Kopf eines Elektroskops gesteckt. Dann wird die Zn-Platte unterschiedlich aufgeladen und der Einfluss auf das Elektroskop 1. ohne Licht bzw. 2. mit Licht beobachtet. Als Lichtquelle kann man eine Quecksilberdampflampe (Hg-Lampe) benutzen.
1. Versuch (ohne Hg-Lampe):
Lädt man die Zn-Platte positiv oder negativ auf, so bleibt der Ausschlag des Elektroskops bestehen. Das bedeutet, dass keine Entladung stattfindet. Vorausgesetzt dabei werden muss, dass keine Entladung der Platte durch die Luft erfolgt (hinreichend trockene Raumluft etc.).
2. Versuch (mit Hg-Lampe):
a) Wird die positiv aufgeladene Zn-Platte mit Licht der Hg-Lampe bestrahlt, so bleibt der Ausschlag des Elektroskops bestehen. D.h. es findet keine Entladung statt.
b) Im Fall der negativ aufgeladenen Zn-Platte kommt es bei Bestrahlung mit der Hg-Lampe zu einer Entladung des Elektroskops (siehe obiges Bild). Verwendet man aber einen Filter bzw. eine Glasscheibe zwischen Zn-Platte und Lampe, so bleibt der Ausschlag bestehen (es findet keine Entladung der Platte statt).
Aus diesem recht einfachen Versuchsprinzip ergibt sich folgende fundamentale Fragen:
- Warum löst Tageslicht (1. Versuch) im Vergleich zum Licht der Hg-Lampe (2. Versuch) keine Entladung der negativ geladenen Zn-Platte aus?
- Und warum verhindert die Glasplatte bei Nutzung einer Hg-Dampflampe die Entladung der negativ geladenen Zn-Platte?
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