Lichtelektrischer Effekt
a) Beschreiben und erläutern Sie mehrere Experimente, die die Wellennatur des Lichtes beweisen.
b) Erläutern Sie die Vermessung des Photoeffektes mit der Einsteinschen Gegenfeldmethode. Erläutern Sie dabei folgende Begriffe und ggf. wie sie miteinander zusammenhängen:
- Gegenspannung
- Austrittsarbeit
- Photonenenergie
- kinetische Einergie
- elektrische Energie
c) Licht der Wellenlänge 120nm treffe auf eine Metalloberfläche mit einer Austrittsarbeit von 2,5eV.
Berechnen Sie die Geschwindigkeit der austretenden Teilchen.
Bei welcher Spannung kommt der Elektronenstrom zum Erliegen?
Welle-Teilchen Dualismus
a) Was versteht man unter dem Welle-Teilchen-Dualismus? Was ist ein Quantenobjekt?
b) Beschreiben Sie das Experiment zur Elektronenbeugung.
c) Nennen Sie die Gleichung für die De-Broglie-Wellenlänge. Weshalb steckt der Begriff des Welle-Teilchen-Dualismus in dieser Gleichung explizit drin?
Interferenz
a) Leiten Sie die Interferenzgleichung für einen Doppelspalt bzw. ein Gitter und diejenige für einen Kristall (Bragg-Bedingung) her.
b) Unter welchen Winkeln (mindestens 4 Winkel) wird Licht der Wellenlänge 120 nm an einem Gitter mit dem Gitterabstand 400 Linien/mm gebeugt? Was geschieht, wenn man den Gitterabstand vergrößert? Was geschieht bei kurzwelligerem Licht?
c) Das gleiche Licht treffe nun auf einen Kristall und werde unter einem Winkel von 5,8° reflektiert. Welchen Gitterabstand hat der Kristall? Was würden wir beobachten, wenn es mehrere verschiedene Gitterabstände im Kristall gibt?
Taylor-Experiment
Beschreiben Sie das Experiment von Taylor (Elektronenbeugung am Doppelspalt mit wenigen Elektronen über einen langen Zeitraum)
Diskutieren Sie, warum dies besonders stark den Welle-Teilchen-Dualismus bestätigt.
