Physik: Photoeffekt – mehrere Photonen gleichzeitig?
Angenommen, wir haben eine Photozelle mit einem Kathodenmaterial, das eine Ablöseenergie von 1 eV hat. Dann werden ja nur Elektronen gelöst – und somit ein Photostrom erzeugt – unterhalb der Grenzwellenlänge:
Wₐᵦₗₒₛₑ = h * c / λ → λ ≤ 1240 nm.
Könnten aber nicht theoretisch zwei Photonen, z. B. mit einer Wellenlänge von 1300 nm, gleichzeitig ein Elektron treffen und dieses somit aus der Kathode schlagen, sodass ein Photostrom entsteht?
Also: Können generell mehrere Photonen gleichzeitig auf z. B. ein Elektron Energie übertragen? Ein anderes Beispiel wäre zum Beispiel bei der Resonanzabsorption?
Vielen Dank für Rückmeldungen.
4 Antworten
Zweiphotonenprozese kommen vor („nichtlineare Optik“), aber sie sind in den meisten Fällen stark unterdrückt, treten also nur bei sehr hohen Photonendichten auf. In Deinem Fall wäre es z.B. denkbar, daß zwei Photonen mit λ⪅2480 nm gleichzeitig absorbiert würden, um das Elektron zu abzulösen.
Das würde ich auch sagen. Wenn die Platte positiv ist, werden die Eletkronen stärker angezogen und müssen ein größeres Potential überwinden.
Ich glaube wir haben einen Denkfehler: es sollte genau andersherum sein. Ist die Platte negativ, so baut sich ein negatives Potential um die Platte auf (aber nicht in der Platte, metalle sind Feldfrei). Damit das Elektron rausgeschalgen kann, benötigt es zur normalen Austrittsarbeit zusätzlich jene, um das Potential zu überwinden. Sprich negativ geladene Platten benötigen eine höhere Frequenz, um Elektronen herauszuschlagen.
mehrere Photonen gleichzeitig?
Es kommt eben nicht auf die Masse an sondern die "Klasse".
Resonanzabsorption?
Ja- die (Wechel-)Wirkungen haben wohl auch Etwas mit Schwingungen/ "Eigenschwingungen" zu tun auch in der Makro-Physik z.Bsp. Bauwerke unter Windlast oder bei Erdbeben..
Ich denk, da spricht nichts dagegen, denn wenn man es nicht konkret weiß, dann sollte man sich dennoch vor Augen führen, dass bei der gleichzeitigen Gegenwart zweier Photonen am gleichen Ort (Überlagerung) eine pythagoreische Addition stattfindet und für das Elektron der ursächliche Unterschied nicht relevant sein kann, sondern allein das energetische Volumen eine Rolle spielt.
Die hier in den Antworten erwähnte Abhängigkeit von der Photonendichte ist auch nicht relevant, denn Photonendichte bedeutet dasselbe wie die Überlagerung der Photonen.
Denn durch die Addition bzw. die Überlagerung der beiden Photonen wird die Wellenlänge (λ) nur um den Faktor Wurzel(2) größer, also 1300 nm*~1.4142=~1.838nm (also nicht 2480 nm). Genauso kann man auch durch Absorption der Photonen aus einer gegebenen Anzahl ein Photon entfernen, um eine gewünschte Energieportion zu erreichen.
Aber unterscheide dabei zwischen einfachem Rauskicken und Zerstören, denn wie der alte Röhrich schon sagte: Nach fest kommt ab.
Was dann aber letztendlich die Ladung deiner Zinkplatten-Überlegung betrifft, kann ich nur raten, an welchen Unfug du denkst. Denn ich sehe keinen Unterschied in der Elektronenbindung an der Platte.
gleichzeitigen Gegenwart zweier Photonen am gleichen Ort (Überlagerung) eine pythagoreische Addition stattfindet und für das Elektron der ursächliche Unterschied nicht relevant sein kann, sondern allein das energetische Volumen eine Rolle spielt.
Hier spielt Superpostion keine Rolle, genausowenig würde es eine pythagoreische Addition bei dieser geben.
Die hier in den Antworten erwähnte Abhängigkeit von der Photonendichte ist auch nicht relevant, denn Photonendichte bedeutet dasselbe wie die Überlagerung der Photonen.
Photonendichte ist die mittlere Anzahl an Photonen pro Raumvolumen, also die Intensität. Es handelt sich um keine Überlagerung.
Denn durch die Addition bzw. die Überlagerung der beiden Photonen wird die Wellenlänge (λ) nur um den Faktor Wurzel(2) größer, also 1300 nm*~1.4142=~1.838nm (also nicht 2480 nm).
Das ist Schwachsinn, die Freuqenz bzw. Wellenlänge ändert sich nicht.
Ich habe mehr als 50 Jahre die Photonen vermessen und das Warum näher analysiert.
Das einzige womit du jemals Photonen gemessen hast, sind deine Augen, denn so viel Blödsinn und falsche Aussagen zeugen von wahrem Unwissen jeglicher Physik.
Ich dachte mir, dass die Elektronen bei einer positiv geladenen Zinkplatte doch gegen das elektrische Feld ankämpfen müssen, weil sich positive und negative Ladungen ja anziehen – um sich von der Platte zu lösen. Oder habe ich da einen Denkfehler?
Das ist sicherlich kein Denkfehler und daher könntest du sehr wohl mit deiner Vermutung recht haben, aber dieses Thema beherrsche ich nicht. Ich habe mehr als 50 Jahre die Photonen vermessen und das Warum näher analysiert.
Aber ich denke, du solltest das nicht so viele geistige Energie verschwenden, wenn es um das Loslösen der Elektronen geht, denn du kannst das besser mit der Frequenz der Photonen steuern, was man in der Praxis mit Filtern besser zustande bringt.
Rein theoretisch natürlich schon.
Hängt aber sehr stark von der Menge der Auftreffenden Photonen ab.
DAmit diese beiden Photonen praktisch gemeinsam einen Effekt auslösen können, müssen sie auch mit sehr hoher Genauigkeit gleichzeitig auftreffen.
Diese Überlageungszeit ist (in erster Näherung) vergleichbar mit der Weglänge eines Photons in der Größe seiner Wellenlänge.
Also Zeit = Wellenlänge /Lichtgeschwindigkeit hier also: 1300 nm / 300 000 km/s
= 1300 nm / 300 Millionen m/s
das sind dann etwa 4,3 x 1/1Million ns, das dann 4,3 fs.
Diese Zeit ist nun wirklich so kurz, dass direser Effekt praktisch nicht auftreten wird.
Danke für die Rückmeldung, ich hätte da noch eine Frage. Angenommen, ich habe eine positiv geladene Zinkplatte und eine negativ geladene Zinkplatte. Diese bestrahle ich nun mit Licht. Sollten die Elektronen der negativ geladenen Zinkplatte nicht einfacher zu lösen sein als die der positiv geladenen Zinkplatte? Also sollten nicht schon Elektronen aus der negativ geladenen Zinkplatte bei einer größeren Wellenlänge gelöst werden als bei der positiv geladenen Zinkplatte?
Danke für die Rückmeldung, ich hätte da noch eine Frage. Angenommen, ich habe eine positiv geladene Zinkplatte und eine negativ geladene Zinkplatte. Diese bestrahle ich nun mit Licht. Sollten die Elektronen der negativ geladenen Zinkplatte nicht einfacher zu lösen sein als die der positiv geladenen Zinkplatte? Also sollten nicht schon Elektronen aus der negativ geladenen Zinkplatte bei einer größeren Wellenlänge gelöst werden als bei der positiv geladenen Zinkplatte?