Einstein, der Fotoeffekt und Dessous · Mai 2006 Vortrag im Rahmen der Langen Nacht der Mathematik....
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Einstein, der Fotoeffekt und Dessous Roland Görlich 12. Mai 2006 Vortrag im Rahmen der Langen Nacht der Mathematik
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Einstein, der Fotoeffekt
und Dessous
Roland Görlich 12. Mai 2006
Vortrag im Rahmen der
Langen Nacht der Mathematik
Albert Einstein
Lichtquantenhypothese – 1905 (Nobelpreis für Physik 1921)
Der Fotoeffektoder
„Was Photonen mit Elektronen anstellen können“
Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie:
*TkR µνµν ⋅−=
* 1879 in Ulm† 1955 in Princeton (New Jersey)
Motivation ....
.... ???
Fotoeffekt: Versuch und experimenteller Fakt - 1
Qualitatives Ergebnis:• durch Licht lassen sich “Fotoelektronen” auslösen
• es ist ein “besonderes” Licht notwendig
Fotoeffekt: Versuch und experimenteller Fakt - 2
Licht
FotoelektronenV
Ekin
Fotoeffekt: Versuch und experimenteller Fakt - 3
• Es existiert eine Grenzfrequenz flimit
• Die kinetische Energie der Fotoelektronen hängt nur von der Frequenz f des eingestrahlten Lichts ab, aber nicht von dessen Intensität
• Die Anzahl der ausgelösten Fotoelektronen ist proportional zur Intensität des Lichtes
Ekin
-WA
h
fflimit
+++
++
+ +
Beginn der modernen Physik
Bisher: Licht ist eine elektromagnetische Welle• siehe Experimente zur Beugung / Interferenz• mit klassischen Vorstellungen der Wechselwirkung einer elektro-
magnetischen Energieverteilung in einer Welle ist der Fotoeffektnicht zu verstehen!
Neu: Quantennatur des Lichts → Photonen
λ=
⋅=
hp
fhEWelle – Teilchen – Dualismus
Interpretation des Fotoeffektes
Lichtquantenhypothese (Einstein – 1905)
Ekin = h⋅f – WA
h⋅f = WA + Ekin
Grenzfrequenz:Ekin= 0 → h⋅flimit = WA
WA: Austrittsarbeit(charakt. für das Metall)
Ekin = mv2/2
Ekin
-WA
h
fflimit
Klassisches Analogon
WA=mD⋅g⋅h
Hinweis für Herren:
Arbeiten Sie hier unbedingt am “limit” – schonsch isch se wegg!
Klassisches Analogon
WA=mD⋅g⋅h
Anwendungen: Wechselwirkung Licht – Materie
1. Äußerer Fotoeffekt
• Messung von h – Plancksches Wirkungsquantum
• Fotoelektronenspektroskopie
• Vakuum-Fotozelle, Fotomultiplier, Bildwandler
2. Innerer Fotoeffekt
• Solarzellen
• Sensorik→ Strahlungsempfänger, z.B. Fotodiode
… und dazu nun noch ein konkretes Beispiel
D e s s o u s
... der Begriff Dessous umfasst für gewöhnlich besondersaufwändig gestaltete und mit Spitzen ausgeschmückte Textilien
Garnerzeugung und textile Spinnverfahren
... Nichts ist vollkommen, auch hier treten „Fehler“ auf
Qualitätssicherung in der textilen Praxis
• Leeres Messfeld: Ausgangssignal beider Empfänger gleich groß
• Liegt ein Faden (Garn) mit Durchmesser d im Messfeld, so wird das
Empfänger-Ausgangssignal reduziert
Optischer Garnsensor – Funktionsweise
Länge (mm)
On-line Detektion des Garns:
• Durchmessermittelwerte
• CV%-Werte (Maß für die Gleichmäßigkeit)
Garnsensor – Ergebnis und Auswertung
Einstein und ich bedanken sich
für Ihre Aufmerksamkeit.
Wir wünschen Ihnen noch eine
schschöönene Lange NachtLange Nacht !!
Vielleicht noch ein Hinweis für alle,die „Einstein“ noch nicht verstanden haben:
„Man muss die Welt nicht verstehen,man muss sich nur darin zurechtfinden“
