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Der Photoeffekt (lichtelektrische Effekt)

Negativ elektrisch geladene, metallische Körper verlieren ihre Ladung, wenn sie mit dem richtigen Licht beleuchtet werden. Diese Beobachtung machte bereits 1839 Antoine Becquerel, der Vater von Henri Becquerel, dem Entdecker der Radioaktivität. Später untersuchten Heinrich Hertz und Wilhelm Hallwachs diese Erscheinung genauer. Das Wesen des Versuches lässt sich wunderbar mit einem Elektroskop zeigen, auf das eine frisch geschmirgelte Zinkplatte montiert und negativ aufgeladen wird. Zur Beleuchtung verwendet man eine Quecksilber-Hochdrucklampe. Diese Lampe sendet nicht nur ein sehr intensives sichtbares Licht aus, sondern auch sehr viel ultraviolettes Licht. Man sollte deshalb nicht direkt in eine solche Lampe sehen.

Die geschmirgelte Zinkplatte verliert ihre Ladung sehr schnell – es sei denn, man stellt eine Glasscheibe zwischen Lampe und Platte. Die Lichtintensität hat durch die Glasscheibe praktisch nicht abgenommen. Die Lichtintensität bestimmt aber doch die auf die Zinkplatte insgesamt eingestrahlte Energiemenge und sollte deshalb einen deutlichen Einfluss auf die Entladung haben. So ist es aber nicht. Man kann der Zinkplatte aber noch soviel Energie anbieten: Wenn es nicht die richtige ist, bleibt sie ungenutzt. Was hat die Glasplatte bewirkt? Als Autofahrer weiß man: Hinter der Winschutzscheibe bekommt man keinen Sonnenbrand, weil der UV-Anteil des Sonnenspektrums fehlt. Offenbar kommt es auch beim Photoeffekt genau auf diesen UV-Anteil an. Für genauere Ergebnisse muss man den Aufbau etwas verfeinern.

Zink oxidiert übrigens sehr schnell und mit einer oxidierten Zinkplatte misslingt der Versuch immer. Die Ladung bleibt auch bei intensiver Beleuchtung erhalten. Die Zinkoxidschicht ist ein elektrischer Isolator.