Fehler in Einsteins Erklärung des photoelektrischen Effekts？

Die Essenz von Einsteins Idee ist wie folgt: Wenn sich ein System in einem gebundenen Zustand mit Energie befindet − E B mit E B > 0 (die Schwelle des Kontinuumbandes wird als Null angenommen), und wir treiben das System irgendwie mit Frequenz an ω , dann ist der Übergang ins Kontinuum nur dann möglich, wenn ω > E B .

Aber das ist im allgemeinen Fall offenbar falsch. Nehmen Sie zum Beispiel das Wasserstoffatom im Grundzustand. Wenn wir ein oszillierendes elektrisches Feld anlegen E cos ⁡ ω T , dann wenn die Stärke des elektrischen Feldes E stark genug ist, kann das Elektron noch so klein ionisiert werden ω Ist. An der äußersten Grenze, ω = 0 , und sicherlich kann das Elektron in das Kontinuum tunneln!

Wie auch immer, die Vermutung ist, dass wir möglicherweise immer noch einen photoelektrischen Effekt erzielen können, wenn die Intensität des Lichts stark genug ist ω < ω C ?

...Ich verstehe nicht, was das Problem ist? Der Punkt des photoelektrischen Effekts erklärt nicht alle Ionisationen und Übergänge, er zeigt, dass Photonen real sind.
Nein. Mein Punkt ist, dass es im Prinzip nein geben könnte ω C überhaupt. Die Experimente führen zur Existenz von ω C möglicherweise weil das Lichtfeld zu schwach war. Diese glückliche Situation half Einstein, den photoelektrischen Effekt mit Hilfe des Lichtquantenkonzepts zu erklären.
Wenn Sie das Experiment durchführen, reagiert der Effekt nicht auf die Intensität des Lichts (zumindest bis Sie einen Sättigungspunkt erreichen, da bin ich mir sicher).
@JerrySchirmer, photoelektrischer Effekt hat keinen Sinn - es ist ein natürliches Phänomen. Es zeigt sicherlich nicht, dass ein Konzept wie Photon "real" ist. Es gibt andere Erklärungen des Effekts, die kein Photonenkonzept verwenden.

Antworten (2)

Wie auch immer, die Vermutung ist, dass wir möglicherweise immer noch einen photoelektrischen Effekt erzielen können, wenn die Intensität des Lichts stark genug ist ω < ω C ?

Die Frequenzschwelle für den photoelektrischen Effekt wird bei Licht üblicher Intensitäten eingehalten; sogar Licht mit sehr geringer Intensität funktioniert.

Es gibt Möglichkeiten, Atome ohne solch hochfrequentes Licht zu ionisieren, zum Beispiel mit einem ausreichend starken elektrischen Feld – so entstehen Funken und Gewitterblitze.

Es gibt auch Thermoemission (oder thermoionische Emission), bei der Elektronen von einem Metallstück mit hoher Temperatur ausgestoßen werden. Dies tritt bei Gasentladungslampen wie Quecksilber-Leuchtstofflampen auf.

Diese anderen Wege, Atome zu ionisieren und Strom zu erzeugen, nutzen jedoch Phänomene, die nicht als photoelektrischer Effekt bezeichnet werden – das quasistatische elektrische Feld aus dem Stromnetz wird normalerweise nicht als Licht angesehen, da es eine sehr niedrige Frequenz hat.

Da die Ionisierung durch ein starkes elektrisches Feld mit Niederfrequenzquellen funktioniert, ist es natürlich anzunehmen, dass man mit einem ausreichend starken Laser den Wasserstoff oder andere Atome mit Licht einer Frequenz ionisieren könnte, die niedriger ist als die beim üblichen photoelektrischen Effekt beobachtete Schwellenfrequenz.

Ich kann mich jedoch nicht erinnern, ob ein solches Experiment durchgeführt wurde - wenn Sie einen Hinweis finden, könnte es interessant sein, ihn zu lesen.

Durch die Absorption von mehr als einem Photon kann immer noch ein Elektron herausgelöst werden. Die Wahrscheinlichkeit wird jedoch gering sein. Andererseits verbessert sich die Situation durch die Verwendung eines fokussierten intensiven Laserstrahls. Tatsächlich können isolierte Atome auf diese Weise ionisiert werden. Der Vorgang heißt Multi-Photonen-Ionisation und wurde experimentell verifiziert.

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