Der Ă€ußere fotoelektrische Effekt wurde 1887 von Heinrich Hertz und Wilhelm Hallwachs beobachtet. Manche unoxidierte Metalle geben in dem aufgeladenen Zustand Elektronen ab, wenn ihre OberflĂ€che durch Licht bestrahlt wird. Die von den Elektronen aufgenommene kinetische Energie hĂ€ngt von der WellenlĂ€nge (Frequenz, Farbe) des bestrahlenden Lichtes ab und nicht von der LichtstĂ€rke. Dies stand in dem Gegensatz zur klassischen Physik (klassische Mechanik, und Elektrodynamik), die dies nicht erklĂ€ren konnte, da nach allem, was man damals wusste die Energie einer Welle von deren Amplitude und nicht von der Frequenz abhĂ€ngig ist. Albert Einstein zeigte 1905, dass eine Beschreibung des Lichts durch Lichtquanten, heute Photonen genannt, den Effekt gut erklĂ€ren kann. Insofern gilt der Photoelektrische Effekt als eines der SchlĂŒsselexperimente zur BegrĂŒndung der Quantenphysik, da er den Versuch mit Lichtquanten (Photonen) erklĂ€rte. Einstein wurde 1921 fĂŒr diese Arbeit mit dem Nobelpreis fĂŒr Physik ausgezeichnet.

Schon Isaac Newton hatte Lichtteilchen angenommen. Die Vorstellung von Lichtteilchen galt in dem 19. Jahrhundert als ĂŒberholt. Durch Interferenzexperimente und die großartige Übereinstimmung vieler Experimente mit Maxwells Elektrodynamik, die Licht als elektromagnetische Welle auffasste, war der Wellencharakter des Lichtes unbestritten.

Einsteins ErklÀrungen des photoelektrischen Effektes waren vor diesem Hintergrund eine mutige und gewagte Hypothese. Die Frage, ob Licht nun aus Wellen oder Teilchen bestehe, kann seitdem nicht mehr so gestellt werden. Licht zeigt sowohl Wellencharakter, als auch Teilchencharakter, dieses PhÀnomen wird als Welle-Teilchen-Dualismus genannt.

Mikroskopisch erklĂ€rte Einstein diesen Effekt durch die Übergabe der Energie eines Photons an ein in dem Material gebundenes Elektron. Das Elektron muss mindestens soviel Energie erhalten, um die vom Material abhĂ€ngige Austrittsarbeit zu ĂŒberwinden, mit der es an das Material gebunden ist, so dass man einen Effekt beobachten kann. Einstein schlug vor, anzunehmen, dass die Energie der einfallenden Photonen von ihrer WellenlĂ€nge abhĂ€ngt (h ist das plancksche Wirkungsquantum).

Folglich gibt es fĂŒr jedes Material eine maximale WellenlĂ€nge, bei der dieser Effekt auftritt.

Die herausgeschlagenen Elektronen verlassen das Material mit kinetischer Energie. Sie erzeugen eine Ladungstrennung (Spannung), die von der LichtwellenlÀnge abhÀngt. Der daraus resultierende Strom, der Photostrom, kann nachgewiesen werden und hÀngt von der StÀrke des einfallenden Lichtes ab.

Fotozellen nutzen diesen Effekt aus.

Dieser Effekt wird in Festkörpern beobachtet, bei denen die Elektronen in dem nichtleitenden Valenzband sind und ca. eine schwache elektrische Leitung möglich ist. Durch Photonen werden Elektronen in ein energetisch höhergelegenes Leitungsband gehoben, so dass das Material unter Beleuchtung besser leitet.

Der fotovoltaische Effekt basiert auf dem inneren fotoelektrischen Effekt. ZusĂ€tzlich wird ein P-n-Übergang benötigt. An dem Übergang findet eine Ladungstrennung statt. Das entstehende elektrische SpannungsgefĂ€lle kann fĂŒr die Wandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie genutzt werden.

Der Photovoltaische Effekt ist Grundlage von Solarzellen.

• http://www.physics4you.de/jahr2000/photoeffekt
• http://www.walter-fendt.de/ph14d/photoeffekt.htm