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  Beleuchtung - Photonen 2



Wie entstehen eigentlich Photonen? Dazu würde es zunächst einmal reichen, das Bohrsche Atommodell zu studieren. Es weist den Elektronen bestimmte Energiewerte zu, je nach Schale, auf der sie sich befinden. Diese Stufung von Energie bedeutet dann schon einen Einstieg in die Quantenmechanik. Auch hat Bohr postuliert, dass den Elektronen Sprünge zwischen den unterschiedlchen Energieniveaus möglich sind.

Allerdings muss ihnen bzw. dem Atom dazu eine etwas höhere Energie zugeführt werden, als zum Wechsel der Bahn nötig ist. Wenn wir von Energie reden, die wir dem Atom zuführen, meinen wir Licht. Passt dessen Frequenz zu der des Atoms und ist die Energie groß genug, lässt sich ein Elektron auch aus dem atomaren Verbund herauslösen. Erste Versuche Anfang des vorigen Jahrhunderts wurden von Philipp Lenard durchgeführt.

In einer luftleeren Röhre wurden hauchdünne Metallfolien mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt und die dabei herausgelösten Elektronen elektrisch registriert bzw. gemessen. Einige 10 nm dünn muss die Metallschicht sein, damit die Elektronen leichter den Weg nach draußen finden. Als erfolgreiche Wellenlänge hat Lenard bei seinen Versuchen den ultravioletten Teil des Lichts ausgemacht. Je nach Material kann das aber bis Infrarot schwanken.

Den austretenden Elektronen kann eine gewisse kinetische Energie zugeordnet werden, mit der sie der Anode unter einer gegebenen Spannung zustreben. Lenard hatte erwartet, dass diese Energie der Elektronen in irgendeiner Weise abhängig von der Intensität des eingestrahlten Lichts abhängen würde, aber nichts dergleichen war der Fall.

Mit welcher eher alltäglichen Situation lassen sich diese Versuche vergleichen? Da ist die, immerhin auch noch heute von Wenigen bevorzugte analoge Fotografie. Hier passiert Ähnliches auf dem zu belichtenden Film. Der Lichtstrahl löst aus dem Brom im Silberbromid ein Elektron heraus, das eine entsprechend umgekehrte Reaktion an einem Silber-Ion vollzieht. Beim Entwickeln des Films wird diese Stelle heller, natürlich abhängig davon, wie viele Elektronen hier noch herausgeschlagen werden.

Das ist natürlich auch noch hoch abhängig von der Belichtungszeit. Schnell noch zu ähnlichen Vorgängen in unseren Augen, wo ebenfalls partielle Licht- in Elektronenintensität umgewandelt wird und diese Elektronen dann dem Gehirn zur intensiven Begutachtung übergeben werden. Wobei hier das reale Bild noch bedeutende Veränderung durch Interpretation erfährt.







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