Diskussion:Photoelektrischer Effekt

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Dieser Artikel wurde ab Dezember 2011 in der Qualitätssicherung Physik unter dem Titel „Photoelektrischer Effekt“ diskutiert. Die Diskussion kann im Archiv nachgelesen werden.

magnetooptische Kerr-Effekt

Der magnetooptische Kerr-Effekt hat eigentlich nicht viel mit dem inneren Photoeletrischen Effekt zu tun. Indirekt kann die Absorbtion eingehen, aber zwingend ist das nicht. Die Die meisten Leser werden dadurch vermutlich nur verwirrt. Ähnlich sind die weiter unten angedeutete Magentfeldeffekte. --Ulrich67 22:38, 18. Jan. 2011 (CET)

Umstrukturierung/Qualitätssicherung?

Hallo Leute!

Durch eine der Disks oben, bin ich auf den Artikel gestoßen und ich muss sagen, besonders toll finde ich den Abschnitt zum Äußeren photoelektrischer Effekt 'ned und würde daher ein paar Umstrukturierungen vorschlagen. Zunächst mal die aktuelle Struktur:

1. Die Gliederung ist ein großer Kuddel-Muddel: Angefangen wird mit der Geschichte, die aber schon einen Teil der Phänomenologier vorwegnimmt
2. Danach werden Phänomene ohne einleitenden Satz einfach aufgezählt. Im selben Abschnitt folgt dann die Deutung, etwas knapp, aber OK.
3. Jetzt folgt ein Satz zur Anwendung: OK
4. nun kommt eine Versuchsbeschreibung, naja, eher die Anleitung für einen Schul-/Vorlesungsversuch ... hääää? ... diese beschreibt den Aufbau, die Beobachtung und auch die Deutung (ausführlicher, als oben)

Ich hoffe mein Problem wurde klar (vor Allem Punkt 3 und 4).

Lösungsvorschlag: Ich wäre dafür, diese zwei fast unabhängigen Textteile zusammenzufassen, dann wirkt der Artikel uch eher wie aus einem Guss. Dabei könnte man auch etwas ausführlicher die Bedeutung des Effekts für die QM beschreiben.

Außerdem: Wenn ich so über den englischen Artikel scrolle, steht hier in der deutschen Wiki 'ned mal ein Verweis auf die Originalveröffenlichungen etz. ... Da ist also ein Haufen zu tun! Ich setze auch einen Qualitätssicherungs-Baustein, um etwas mehr Aufmerksamkeit auf den Artikel zu lenken! Also Diskussion eher auf QS-Seite Guten Rutsch, --Jkrieger 23:01, 28. Dez. 2011 (CET)

"Mit Hilfe dieser Annahme lässt sich zunächst der Zusammenhang zwischen Frequenz und kinetischer Energie erklären"

Wieso dass? Kann man das erläutern ? Ich sehe da nirgendswo Masse und Geschwindigkeit ??

Ist ja auch nicht nötig. Die Stelle ist jetzt (hoffentlich) deutlicher formuliert. --UvM (Diskussion) 10:55, 27. Mär. 2019 (CET)

verschult

Die Bestimmung von h ist heutzutage sicher nicht so wichtig ;-) Ich hatte mal auf diese Weise die Austrittsarbeit eines Kathodenmaterials zu bestimmen, es ist also durchaus nicht praxisfremd. Habs ma bissel entschult. Lustig war auch die Erwähnung einer ringförmigen Anode, wenn dann im besprochenen Schema das Licht gar nicht durch den Ring eingestrahlt wird. U.a. alte Photozellen haben zwar wirklich eine Ringanode, aber eben darum, dass man „freie Sicht“ auf die Kathode hat. Den Elektrone ist das herzlich egal, wo da eine Elektrode ist, durch die sie entweichen können. Die „zielen“ nicht, sondern es ist eine Raumladung, die baut sich durch immer neue Elektronen auf, die austreten. --Ulf 16:03, 4. Apr. 2020 (CEST)

Die übliche Geschichtsklitterung

Der Abschnitt Deutung und Bedeutung des Phänomens reproduziert die Geschichte in der leider verbreiteten weichgespülten Form. Besonders falsch: "Der photoelektrische Effekt war eines der Schlüsselexperimente zur Begründung der Quantenphysik. " - nein, er wurde später erst dazu gemacht. Noch nicht einmal das Nobel-Kommittee hat 1921 behauptet, Einstein hätte das Lichtquant entdeckt (sondern Planck), und den Preis bekam Einstein - unter vielen anderen angeführten Meriten - für die Entdeckung, dass man mit der Annahme von Lichtquanten den Photeffekt gut erklären konnte. Ob es die aber wirklich gab, wurde noch einige Jahre lang prominent bezweifelt, bis Compton und Walter Bothe sie experimentell als Teilchen etablierten. - Das muss hier verbessert werden. --Bleckneuhaus (Diskussion) 11:48, 28. Jul. 2021 (CEST)

Fehler beim Parsen

Nicht angemeldete Rezipienten finden unter Gegenfeldmethode direkt hinter 'Austrittsarbeit' folgende Fehlermeldung: "Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „http://localhost:6011/de.wikipedia.org/v1/“:): W_K" localhost scheint mir jetzt als Quelle auch etwas überraschend ;o) Da könnte sich mal jemand drum kümmern, der sich damit auskennt. Doktorchen (Diskussion) 16:51, 2. Okt. 2023 (CEST)

Verwechslung von Photoanode und Photokathode (inkl. Austrittsarbeiten) bei der Gegenfeldmethode

Ich möchte hier auf einen Punkt hinweisen, der offenbar auch für einige hier neu zu sein scheint (fairerweise muss man dazu sagen, dass das ganze Thema nicht trivial ist, aufgrund der vielen Falschinformationen im Netz gerade (aber leider nicht nur!) auf Websiten mit Ausrichtung auf Schüler etc.):

Bei der Gegenfeldmethode wird die Austrittsarbeit W_A der Anode i.A. ermittelt!

(es ist auch möglich, einen Zusammenhang mit der Kathoden-Austrittsarbeit herzustellen, allerdings muss man dafür zur gemessenen Spannung (angelegte Gegenspannung) die Kontaktspannung U_Kontakt=W_Anode-W_kathode addieren (d.h. die Kathoden-& Anoden-Austrittsarbeit müssen bereits über einen anderen Weg ermittelt worden sein! Eine "Bestimmung" der Kathoden-Austrittsarbeit ist so nicht möglich, nur ein Darstellen des Zusammenhangs) . Dann kann aber auf der y-Achse nicht mehr einfach e*U_max stehen! (siehe Quelle 11 des Wikipedia-Artikels)).

Ich empfehle Beteiligten & Interessierten daher dringend sich Quelle 11 , 12 & 13 durchzulesen - insbesondere wenn offensichtlich korrekte Änderungen (fälschlicherweise) zurück-"korrigiert" werden. Wichtig ist die Betrachtung der jeweiligen Potentialniveaus! Quelle 11 liefert da einige schöne Grafiken.

Die Änderungen von CharmQuark1.27 sind dabei korrekt. Trägt man im Diagramm die Gegenspannung gegen die Frequenz auf, ist der y-Achsenabschnitt die Austrittsarbeit der Anode. Nicht der Kathode.

Quelle 11 geht auch ein wenig auf den Hintergrund ein, wie sich diese falsche Annahme (es handle sich um die Austrittsarbeit der Kathode) so weit verbreiten konnte, sowie auch dazu:

A. N. James: Photoelectric effect, a common fundamental error [1]

Zitat: "A disturbing feature of this survey is that the majority of the incorrect texts have publication dates later than 1960. A peak in the understanding of these phenomena occurred in the nineteen twenties and thirties after which interest in the details of real experiments declined. A significant renaissance, however, hasoccurred amongst research physicists using photoelectron spectroscopy as a tool(Siegbahn et al1967). It would appear that authors of incorrect texts have attempted to keep the complication of the explanation to a minimum. This strategy is poor in this case since it is no more difficult to give a correct treatment. A correct treatment also contributes positively to understanding the behaviour of electrons in metals."

Weitere Quellen

Aktuell (zur Referenz nochmals hier verlinkt, sollten sich in der Zukunft die Quellennummern im Artikel ändern):

Quelle 11: R. von Baltz, F. Herrmann und M. Pohlig: . In: . Band 6, Nr. 58, 12. August 2009, S. 47 bis 49 [2]

Quelle 12: Martin Buchhold, regionaler Fachberater Physik Koblenz-Nord: Fehlerhafte Bestimmung der Ablösearbeit mit der Gegenfeldmethode [3]

Quelle 13: Universität Bremen: Photoeffekt [4]

--Orkanos (Diskussion) 12:30, 14. Feb. 2024 (CET)

Danke für den ausführlichen Hinweis. Der schnelle reverter war ich, motiviert durch (offenbar veraltetes) Vorwissen und die Kenntnis, dass es verschiedene Definitionen von Kathode gibt: im Fachlexikon Physik (Harri Deutsch) ist das die negativ vorgespannte Elektrode, in Wikipedia ist Kathode das, wo die Elektronen austreten. Bei Gegenfeld widerspricht sich das. Weil im revertierten Text "Photoanode" eingefügt worden war, ist mir jetzt nicht klar, ob es die von mir als möglich unterstellte Vermischung nicht doch gegeben hat. Kannst Du nochmal draufgucken? --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:25, 14. Feb. 2024 (CET)

Gerne. Ich möchte auch anmerken, dass ich es grundsätzlich gut finde, dass Änderungen, die nicht nachvollzogen werden können auch nicht direkt übernommen werden (zu denen habe ich unten auch noch ein paar Anmerkungen). Schließlich wurde ja auch um weitere Diskussion gebeten - und durch die weite Verbreitung des Fehlers ist das in solchen Fällen wirklich nicht einfach immer direkt zu sehen. Zu den Punkten:

1. Kathode: So wird bei der Gegenfeld-Methode immer die Elektrode bezeichnet, aus der die Elektronen herausgelöst werden (das ist i.d.R. auch bei beiden Betrachtungsweisen (falsch/richtig) identisch). Was die Bezeichnung im übrigen angeht: Es geht darum, ob Elektronen in ein Medium übergehen (so wie es auch der Wikipediaartikel zur Kathode schreibt). Das geschieht hier allerdings nicht durch die Spannung, sondern eben durch die Photonen/den Photoeffekt. Dadurch wird die Photo-Kathode hier - unabhängig von der Spannung - zur Kathode und die Auffang/Ring-Anode zur Anode. In den allermeisten anderen Fällen ist in der Tat die negativ vorgespannte Elektrode die Kathode - wie es auch offenbar in dem besagten Fachlexikon steht (da üblicherweise eben diese negative Spannung benutzt wird, um überhaupt Elektronen zu emittieren, oder in der Chemie auch z.B. "positive Ladung (Kationen) anzuziehen"). Die Gegenfeldmethode beim Photoeffekt ist allerdings diesbezüglich ein Spezialfall, da eben trotz umgekehrter Spannung Elektronen herausgelöst werden (so will man ja schließlich am Ende auch Aussagen über die Energie der Photonelektronen treffen). (Man könnte an der Stelle auch sagen, dass die Definition im Fachlexikon etwas ungenau bzw. unsauber ist, da sie eben Spezialfälle wie die Gegenfeldmethode beim Photoeffekt nicht berücksichtigt; die auf dem Wikipediaartikel zur Kathode angegebene Definition passt hingegen auch auf die Gegenfeldmethode) Zusammengefasst: Die Definition der Elektrode, wo die Photonen die Elektronen herauslösen und die gleichzeitig positiv vorgespannt ist als Kathode, sowie die Elektrode, wo die Elektronen angkommen (bzw. bei der richtigen Justage eben gerade nicht mehr ankommen) als Anode mit negativer Vorspannung ist in jedem Fall Konvention hier (und deckt sich damit auch mit den allgemeinen Definitionen von Kathode & Anode auf Wikipedia).
2. Bestand dieser Fehler mit der Verwechslung schon länger im Wikipedia Artikel. Ich selbst hatte damals (da noch mit IP und ohne Wikipedia-Account) die Änderung beantragt (in zwei Beiträgen vom 18.4.2021), die auch nach Sichtung übernommen wurden und teil der heutigen Version sind. Damals ging es mir v.a. um die Korrektur/Ergänzung der notwendigsten Formeln und Quellen, sodass im Zweifelsfall Besucher, die sich über das Thema belesen, auf diesen weit verbreiteten Fehler aufmerksam gemacht werden und sich mit den angegebenen Quellen weiterbehelfen können. Was insbesondere das "Drumherum" (siehe unten Punkt Nr. 3), sowie die Bildunterschriften der Grafiken anbelangt hatte ich diese nicht weiter geprüft. Ich habe mir die Änderungen von CharmQuark auch nochmals angeschaut; das sind tatsächlich noch übrig gebliebene "Reste" der alten Version (vor 18.4.2021), die da legitimerweise mit der Änderung korrigiert werden (man kann hier aber durchaus anmerken, dass es vllt. wünschenswert gewesen wäre, wenn CharmQuark auf konkrete bestehende oder auch gerne weitere (neue) Quellen hingewiesen hätte - das vereinfacht sicherlich eine Überprüfung).
3. Insofern ist auch die "Rückkorrektur" vom 14. Mai (was eigentlich richtigerweise Cirdan am 18.4. noch angepasst hatte) "Die Gegenfeldmethode ist hilfreich für Demonstrationsversuche zum äußeren Photoeffekt oder auch zur Bestimmung der Austrittsarbeit des als Anode verwendeten Materials." zurück auf "Kathode" falsch oder irreführend - und diese falsche Version steht im Übrigen auch noch in der aktuellen Version des Artikels so. (diese falsche Version bedient sich ebenfalls an der fehlerhaften Vorstellung bei der Gegenfeldmethode) Zu den einzelnen Änderungen von CharmQuark (und da hätte ich auch noch eine kleine Anmerkung): - Die Bildunterschrift unter dem Diagramm: Auf der y-Achse ist e*U₀ gegen die Frequenz aufgetragen. e*U₀ dabei als "kinetische Energie der Elektronen" zu bezeichnen ist m.E. mindestens mal schwammig oder irreführend. Eine Änderung auf "zur Gegenspannung proportionalen Energie" halte ich durchaus für eine bessere Formulierung (wenngleich diese vllt. etwas umständlicher/unintuitiver ist. Möglicherweise wäre an dieser Stelle langfristig die komplette Herleitung über Energie-/Potentialbilanzen im Artikel - inkl. Grafiken wünschenswert. Aktuell muss man dafür Quelle 13 bemühen). Ebenfalls korrekt ist, dass der y-Achsenabschnitt nicht der Kathoden-Austrittsarbeit (sondern der der (Ring)-Anode) entspricht. Die Änderung der Unterschrift von Fotokathode auf Anode ist damit korrekt und auch notwendig/wichtig. - Die Änderung der Textpassage, die sich auf das Diagramm bezieht, von Fotokathode auf Anode, ist ebenfalls grundsätzlich richtig, aber - und da möchte ich doch einhaken: eine "Photoanode" ist mindestens mal ein ünüblicher Begriff - der Vorsatz "Photo-" bezieht sich schließlich i.d.R. auf eine Licht-Wechselwirkung, die bei der Anode allerdings nicht (direkt) stattfindet (es sind nur die eintreffenden Elektronen, die an der Kathode ausgelöst wurden). Hier würde ich die Anode nicht als "Photoanode", sondern eben nur schlicht als "Anode" bezeichnen.

--Orkanos (Diskussion) 20:51, 14. Feb. 2024 (CET)

Ich habe das, was ich schnell übersehen konnte, berichtigt und bei der Gelegenheit den reichlich umständlichen Text entschlackt. Wenn doch nicht richtig, kannst Du das natürlich gleich selber verbessern! --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:15, 14. Feb. 2024 (CET)

Als Service, ein Ping an die Kollegen, über die hier gesprochen wurde: Benutzer:CharmQuark1.27 und Cirdan. Kein Einstein (Diskussion) 22:45, 14. Feb. 2024 (CET)

Sieht gut aus. Hab jetzt auch noch die anderen angesprochenen Stellen berichtigt. --Orkanos (Diskussion) 23:47, 14. Feb. 2024 (CET)

Tut mir leid, dass ich die Diskussion nochmal anstoße. Ich bin jedoch ein wenig verwirrt. Ist jetzt die Kathode positiv oder die Anode? In dem Absatz zu den Deutungsproblemen steht ja was von einer positiven Anode…? Ist die Grafik jetzt korrekt, sodass man sich daran orientieren kann? Vielleicht könnte man die Ladung der Elektroden dann noch eindeutiger in den Artikel schreiben, sodass es für Laien ein wenig verständlicher ist. (Ich bin noch Schüler) --Grassel123 (Diskussion) 21:05, 15. Apr. 2024 (CEST)

Well... Das klingt erstmal tatsächlich etwas missverständlich.

Grundsätzlich ist es zunächst so, dass die Elektronen bei der Gegenfeldmethode abgebremst werden sollen (man den Strom der ankommenden Elektronen an der (Ring)Anode auf Null bekommen will - nur so kann man etwas über die maximale Energie der Elektronen aussagen). Daher ist die (Ring)Anode (siehe auch Grafik zum Aufbau der Gegenfeldmethode) immer "am Minus Pol" der Spannungsquelle d.h. wird auf ein negatives Potential gelegt.

Der besagte Abschnitt bei den Deutungsproblemen bezieht sich (so wie ich das jetzt interpretieren würde - ich habe den Abschnitt nicht verfasst) darauf, wenn die Spannung zwischen Anode und Kathode noch gering genug ist, dass ein Strom fließen kann. Um nämlich eine Aussage über die Beziehung zwischen Photostrom und Strahlungsfluss treffen zu können, muss der Photostrom noch >0 sein - nicht nur das, sondern auch alle Elektronen müssen an der Anode noch aufgefangen werden. Letzteres ist offensichtlich nicht mehr gegeben, wenn der Photostrom =0 ist d.h. die Anode "stark negativ".

Man könnte also auch sagen: "Der Photostrom der Elektronen ist proportional zum Strahlungsfluss, wenn durch eine nicht zu stark negative Anode noch alle emittierten Elektronen aufgefangen werden."

Positiv und negativ ist halt immer relativ und eine Frage des Bezugspunktes. "Ausreichend positiv" im Vergleich zu dem Zustand, wo Photostrom =0 wird, kann immer noch negativ im Vergleich zur Kathode sein.

Der Satz in dem Abschnitt ist auch m.E. eher so eine Art "Fun Fact" bzw. hat keine größere (physikal.) Bedeutung an der Stelle. Wenn man halt dafür sorgt, dass noch alle Elektronen ankommen, dann bekommt man diese Beziehung zwischen Strahlungsfluss & Photostrom; aber bei der Gegenfeldmethode geht es eben eigentlich genau darum zu verhindern, dass auch nur ein Elektron ankommt.

Möglicherweise muss der Abschnitt (Deutungsprobleme) aber auch generell nochmal überarbeitet werden. Wenn ich da mal so gerade drüberschaue, würden mir persönlich auch ein paar Quellen (Verlinkungen)/Nachweise zu dem Abschnitt im Artikel fehlen.

Auch "Die Maximalwellenlänge beziehungsweise Minimalfrequenz, bei der gerade noch Elektronen austreten, hängt vom Material der Kathodenoberfläche ab, siehe Austrittsarbeit." mag verwirrend erscheinen. Wenn man allerdings nur die Energie der Elektronen an der Kathode betrachtet Ee,k, dann stimmt das durchaus (sollte das auf die "endgültige" Formel aus der Gegenfeldmethode e*U=h*f - W_A bezogen sein, wäre das allerdings falsch. In der Formel beschreibt W_A die Austrittsarbeit der Anode).

Vielleicht wäre es sinnvoll, langfristig die Herleitung dieser Formel in aller Ausführlichkeit auch hier in den Artikel zu packen, inkl. der Potentialdiagramme. Andererseits kann man sich die aber schon anschauen, wenn man einfach den verlinkten Quellen folgt (aktuell 10, 11, (12 gerade down?) & 13). --Orkanos (Diskussion) 22:22, 15. Apr. 2024 (CEST)

Vielen Dank für die ausführliche Antwort. Ich denke jetzt habe ich es auch verstanden. Wir legen eine Gegenspannung an und erhöhen diese soweit bis wir keinen Photostrom mehr messen. Dementsprechend muss die Kathode positiv und die Anode negativ sein. Da sich die Austrittsarbeit der Kathode in der Gesamtgleichung letztlich "rauskürzt" aufgrund des Auftretens der Kontaktspannung, da Kathode und Anode über das Spannungsmessgerät verbunden sind, messen wir im Endeffekt anscheinend nur die Austrittsarbeit der Anode.

Ich bin dafür in den Artikel folgende Präzisierung einzubauen: „Wird nun eine Gegenspannung angelegt, so müssen Elektronen, die die (negativ vorgespannte) Anode erreichen und zu einem Photostrom führen, neben der Austrittsarbeit WK der (positiv vorgespannten) Kathode sowie der Austrittsarbeit der Anode WA auch das dadurch erzeugte elektrische Feld überwunden haben.“ Auch für die Umformulierung zu nicht zu stark negative Anode wäre ich dafür sie in den Artikel zu übernehmen. So wäre die Polung von Kathode und Anode vielleicht besser im Artikel zu finden (gerade auch für andere Schüler, das ist ja für die schnelle Recherche eine beliebte Quelle). Zwar steht das eigentlich durch „Anlegen einer Gegenspannung“ schon drin, aber eventuell versteht das ja nicht jeder direkt, so wäre das dann noch etwas eindeutiger. Irgendwann vielleicht auch noch die Herleitung der Formel einzufügen ist sicherlich auch sinnvoll. --Grassel123 (Diskussion) 11:11, 16. Apr. 2024 (CEST)

Die Erklärung ist fast richtig. Der erste Teil passt, aber bei:

"Da sich die Austrittsarbeit der Kathode in der Gesamtgleichung letztlich "rauskürzt" aufgrund des Auftretens der Kontaktspannung, da Kathode und Anode über das Spannungsmessgerät verbunden sind, messen wir im Endeffekt anscheinend nur die Austrittsarbeit der Anode."

Sollte man beachten, dass man nicht zwangsläufig ein Spannungsmessgerät verwendet (es sei denn man möchte reale und angelegt Spannung überprüfen & ggf. nachjustieren) - ich denke hier war die Spannungsquelle gemeint(?)

Zum anderen ist damit nicht wirklich ein "Kontakt" hergestellt. Das Pdf der Uni Bremen (Quelle 13) zeigt 3 verschiedene Potentialdiagramme (Abbildung 1 a, b, c). Abbildung 1a zeigt, dass man das Vakuumniveau als Referenz hernimmt (Energie eines nicht im Festkörper gebundenen Teilchens/Elektrons im Vakuum; siehe auch den Wikipediaartikel Vakuumniveau (Abschnitt ohne elektrisches Feld)) und wie gemessen daran die verschiedenen Level von den Austrittsarbeiten und die Ferminiveaus (aus der Fermi-Dirac Statistik; Aufenthaltswahrscheinlichkeit für Elektronen in/auf bestimmten Energieleveln; Für T=0 K (=-274°C) entweder 0 oder 1 -> Ferminiveau gibt das höchste im Grundzustand besetzte Niveau an (d.h. höchstes Niveau mit Wahrscheinlichkeit ungleich 0); ähnliches (genähertes) Verhalten auch noch bei Raumtemperatur)) liegen.

Abbildung 1b zeigt dann, was beim Kurzschließen passiert. Es bildet sich durch thermodynamisches Gleichgewicht ein gemeinsames Ferminiveau, d.h. dass sich die Elektronen im Material (der Oberfläche) verteilen (-> Strom) (und zwar vom Material mit dem höheren Fermi Niveau (-> niedrigere Austrittsarbeit) zum Material mit dem niedrigeren Ferminiveau (->höhere Austrittsarbeit). Da beide Materialien vorher neutral waren, erhalten wir durch diesen Prozess in dem Gesamtsystem also lokale Ansammlungen von Ladung und damit eine Spannung. Diese Spannung (hier also zwischen Anode und Kathode) limitiert dann auch besagten Ausgleichsprozess/Strom, an dessen Ende sich das einheitliche Ferminiveau bildet. Die Spannung/die Potentialdifferenz ist die Kontaktspannung/Kontaktpotential.

Für die Gegenfeldmethode (Abbildung 1c) bringt man aber nicht einfach beide Elektroden (Anode/Kathode) in Kontakt, sondern legt eine Spannung an. Das bedeutet: beide Elektroden werden auf eine bekannte Potentialdifferenz zueinander gebracht. Nichtsdestotrotz sind die Austrittsarbeiten aber immer noch verschieden und tragen nochmal zu den jeweiligen Potentialen an Anode und Kathode bei. Insgesamt erhält man also die angelegte Spannung zusätzlich mit der Kontaktspannung (auch wenn an dieser Stelle dann der Begriff Kontaktspannung/potential nichts mehr direkt mit einem Kontakt zu tun hat; er beschreibt einfach die Potentialdifferenz der verschiedenen Austrittsarbeiten; siehe auch Wikipediaartikel zur Volta-Spannung -> da wird auch nochmal darauf eingegangen, dass das "Kontaktpotential" einfach nur die Potentialdifferenz beschreibt.).

(würde man bei der Gegenfeldmethode beide Elektroden verbinden, käme es zum Ladungsaustausch und man hätte keinen Ladungsunterschied (-> keine Gegenspannung) mehr)

Brutal vereinfacht und veranschaulicht (Achtung: enthält extreme Simplifizierungen): Das Photon muss das Elektron mit der Austrittsarbeit Wk anregen ("Arbeit verrichten"), damit es das Atom/Material verlässt (das Material/Atom kann das Elektron nicht mehr halten, da es "zuviel Energie" hat). In dem Fall hat das Elektron dann die Energie Wk. Um dann auf der anderen Seite aber wieder auf das Ferminiveau der Anode zu kommen (höhere "Austritts"arbeit->niedrigeres Ferminiveau), muss es aber die Energie Wa (Wa>Wk) abgeben! D.h. unsere Mindestenergie am Anfang, die auf das Elektron übertragen werden muss (um am "Ende" anzukommen) erhöht sich auf Wa (Wa>Wk)! (das wird in der Herleitung mit dem "herausstreichen aus der Formel" gemacht: nach verlassen der Kathode hat das Elektron mindestens die Energie Wk, aber um auf das Ferminiveau der Anode zu kommen, muss es nochmal zusätzlich das "fehlende Stück" Wa-Wk (genannt "Kontaktpotential") haben, um eben insgesamt auf den Beitrag Wa zu kommen). Wenn jetzt noch das Gegenfeld dazu kommt (für I=0 -> e*U_0,max), erhält man die Gesamtgleichung h*f=Wa+e*U_0,max (zieht man dann hier noch Wa auf die andere Seite, erhält man die bekannte Formel).

Und nochmal kurzgesagt: identifiziert man (fälschlicherweise) Wa mit der Kathodenaustrittsarbeit, dann hat man vergessen/unterschlagen, dass das Elektron auf der anderen Seite (Anode) wieder ins Material muss.

Ich habe auch nochmal mich ein wenig umgeschaut und bin der Überzeugung, dass beim Abschnitt "Deutungsprobleme" tatsächlich eine positive Anode gemeint war, aber mit folgendem Kontext:

(Aus Quelle 13 von der Universität Bremen) "Der äußere Photoeffekt wird in der Photozelle angewendet. In einer solchen evakuierten Zelle befinden sich eine großflächige Photokathode und eine Anode, die meist als Drahtschleife ausgebildet ist. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, ist die Photokathode zusätzlich mit einem Metall (z. B. Barium) bedampft, das eine möglichst geringe Austrittsarbeit besitzt. Licht, das auf die Photokathode fällt, löst dort – sofern die Frequenz bzw. Energie der Photonen ausreicht – Elektronen aus, die von der Anode gesammelt und als Ladung oder bei entsprechender äußerer Beschaltung (Saugspannung) als Photostrom gemessen werden können. Der Photostrom ist dann der Lichtintensität proportional, so dass die Photozelle als Messinstrument eingesetzt werden kann."

Das bezieht sich also nicht (!) auf die Gegenfeldmethode, sondern sagt nur, dass man mit ähnlichem Aufbau, aber umgekehrter Polung effektiv eine Photozelle (sodass Photostrom <-> Lichtintensität) bauen kann.

Der Abschnitt bezieht sich halt generell auf den Photoeffekt und nicht (nur) spezifisch auf die Gegenfeldmethode, die im Abschnitt darüber erklärt wird. --Orkanos (Diskussion) 18:32, 17. Apr. 2024 (CEST)