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a)

Die Diskussion basiert auf den in der Aufgabenstellung geschilderten 4 Beobachtungen.

• Ein Elektron im Metall kann dessen Oberfläche erst verlassen, nachdem durch das Licht eine Energiemenge übertragen wurde, die seiner Bindungsenergie entspricht. Aufgrund der kontinuierlichen Natur elektromagnetischer Strahlung ist die absorbierte Energie proportional zur Intensität des Lichtstrahls (Energie pro Zeit und Einheitsfläche), zur bestrahlten Fläche und zur Bestrahlungszeit. Bei einer Intensität von z.B. kann Photoemission erst nach 100 Stunden eintreten, man misst hingegen eine Zeit kleiner als .
• Mit zunehmender Energie des Lichts steigt die Energie, die von den Elektronen absorbiert wird. D.h., die Anzahl emittierter Elektronen muss proportional zur Lichtintensität sein.
• Die Tatsache, dass es ein scharfes gibt, für das der Photoelektronenstrom verschwindet, deutet darauf hin, dass die maximale Energie der Elektronen nicht abhängt von der pro Zeiteinheit die Oberfläche erreichenden Energie.
• Klassisch betrachtet, hängt die Emission von Elektronen ab von der Lichintensität, aber nicht von seiner Frequenz. Die Existenz einer Grenzfrequenz, unter der bei noch so hoher Intensität keine Emission auftritt, kann nicht klassisch erklärt werden.

b)

• Nach der Lichtquantenhypothese erwarten wir, dass Photonen Energie auf die Eelektronen übertragen können. Somit kann instantan Emission auch bei geringer Intensität geschehen.
• Lichtintensität entspricht der Photonenenergie multipliziert mit der Anzahl der Photonen, die eine Einheitsfläche pro Zeiteinheit durchqueren. Deshalb ist die Anzahl emittierter Elektronen pro Zeiteinheit proportional zur Lichtintensität.
• Die Photonenenergie ist scharf . Deshalb ist auch die maximale kinetische Energie der Elektronen wohl definiert.
• Folgt aus dem vorherigen Punkt und der Beziehung für Photonen. Energie hängt hier von der Frequenz ab!