Quantenobjekt Photon

Wenn Photonen auf Materie treffen und absorbiert werden, können die verschiedensten Effekte eintreten. Hier einige Beispiele

• Beim Auftreffen auf Materie können die Photonen eine Erwärmung des Körpers hervorrufen (die Atome in dem Körper bewegen sich heftiger).
• Treffen die Photonen auf Pflanzen, so kann dort die Photosynthese in Gang kommen.
• Bestrahlt man eine Solarzelle mit Photonen, so tritt an der Zelle eine elektrischen Spannung auf.
• Treffen Photonen auf die Haut, so kann es zu Bräunungseffekten kommen.
• Bei der Beleuchtung von bestimmten Substanzen tritt das Phänomen der Lumineszenz auf, d.h. die bestrahlten Körper senden selbst Licht aus.

Den zuletzt genannten Effekt der Lumineszenz kann man benutzen, um eine qualitative Aussage über den Zusammenhang zwischen der Farbe des Lichts und der Energie der zugehörigen Photonen zu erhalten.

Aufbau und Durchführung

Man entwirft im abgedunkelten Raum mit einem Geradsichtprisma ein kontinuierliches Spektrum und hält in dieses Spektrum einen Zink-Sulfid-Schirm. Dann schaltet man die Lichtquelle aus und beobachtet den Schirm.

Anstelle des Zink-Sulfid-Schirms kann man auch nur ein schmales phosphoreszierendes Leuchtband in das Spektrum halten.

Beobachtung

Schaltet man die Lichtquelle aus, so leuchtet der Schirm bzw. das Leuchtband in dem Bereich, wo das blaue Licht auftraf und rechts davon grünlich auf (Bild aus der Handreichung "Atomphysik" des ISB).

Ergebnis

Aus dem Versuchsergebnis kann man schließen, dass die Photonen des blauen und ultravioletten Lichts in der Lage sind, auf dem Zink-Sulfid-Schirm Phosphoreszenz auszulösen. Die Photonen des roten, gelben und grünen Lichts dagegen nicht. Offensichtlich nimmt die Energie der Photonen vom roten zum blauen Bereich des Spektrums zu.

In einer höheren Klasse wirst du den genauen, quantitativen Zusammenhang zwischen der Farbe des Lichts (charakterisiert durch dessen Wellenlänge) und der Energie der Photonen kennenlernen.