a)Nennen Sie die Versuchsergebnisse beim äußeren lichtelektrischen Effekt, welche mit der Wellenvorstellung des Lichtes unvereinbar sind.
b)Eine Natriumschicht (\({W_{\rm{A}}} = 2,28{\rm{eV}}\)) wird mit einer \(25{\rm{W}}\)-Glühlampe, die 4% der aufgenommenen elektrischen Energie in Licht umsetzt, aus einer Entfernung von \(1,0{\rm{m}}\) beleuchtet.
Schätzen Sie - unter der Annahme einer kontinuierlichen Verteilung der Lichtenergie im Raum - die Zeit für das Ablösen eines Elektrons aus einem Natriumatom (Durchmesser \(3,7 \cdot {10^{ - 10}}{\rm{m}}\)) ab.
a)Das Auftreten des Fotoeffekts bei einem Material hängt nicht von der Intensität des Lichtes sondern nur von der Frequenz des Lichtes ab.
Der Fotoeffekt setzt "sofort" nach Bestrahlung ein.
b)Die Lichtleistung beträgt\[P = 25 \cdot 0,04{\rm{W}} = 1,0{\rm{W}}\]In einer Sekunde stehen also auf einer Kugelfläche mit Radius \(r = 1,0{\rm{m}}\) und dem Flächeninhalt \(A = 4 \cdot \pi \cdot {r^2} \Rightarrow A = 4 \cdot \pi \cdot {\left( {1,0{\rm{m}}} \right)^2} = 4\pi {{\rm{m}}^{\rm{2}}}\) die Energie \(1,0{\rm{J}}\) zur Verfügung.
Für die (als quadratisch angenommene) Fläche eines Atoms \({A_{\rm{A}}} \approx {\left( {3,7 \cdot {{10}^{ - 10}}{\rm{m}}} \right)^2}\) steht dann in einer Sekunde die Energie\[{E_{{\rm{1s}}}} = \frac{{{{\left( {3,7 \cdot {{10}^{ - 10}}} \right)}^2}}}{{4 \cdot \pi }}{\rm{J}} = 1,1 \cdot {10^{ - 20}}{\rm{J}} = 6,8 \cdot {10^{ - 2}}{\rm{eV}}\]zur Verfügung.
Es würde also ca. \(\frac{{2,28}}{{6,8 \cdot {{10}^{ - 2}}}}{\rm{s}} \approx 34{\rm{s}}\) dauern, bis ein Elektron aus einem Na-Atom abgelöst wäre (vorausgesetzt, dass es eine Energiespeichermöglichkeit gibt). Bei der Annahme einer kreisförmigen Atomfläche dauert die Ablösearbeit ca. \(43{\rm{s}}\).
