Realität der Photonen (Lichtquanten)

ist durch 2 experimentelle Tatsachen belegt: Photoeffect und Compton-Effect. Hier werden wir nur den ersten diskutieren (Experimentalvorlesung!). 1905: Erklärung des Photoeffekts durch EINSTEIN. Postulat: Das Licht ist ein Strom von Teilchen (Photonen) mit Energie $h\nu$ und Geschwindigkeit $c$ ( $c\simeq 3\cdot 10^{8}\mathrm{m/s}$). Das erklärt die Tatsache, dass die Geschwindigkeit der emittierten Elektronen nicht von der Lichtintensität sondern lediglich von der Frequenz abhängt:

$$\frac{mv^{2}}{2}=h\nu -W$$

($W$-Austrittarbeit).

• Licht: Welle oder Teilchenstrom?
  • Experiment von MEYER und GERLACH (1914). Belichtung des zerstäubten Metalls bei sehr niedriger Lichtintensität. Wellentheorie führt zu einer Zeitverzögerung zwischen Belichtungsanfang und Emission (die Zeit, um Energie $hv$ ''anzusammeln'', die unter den experimentellen Bedingungen mehrere Sekunden betrug). Im Experiment wurde keine Verzögerung gemessen.

  • Anderseits, es sind typische Wellenphänome (Beugung, Interferenz) bekannt.

Teilchen-Welle-Dualismus: z.B. ein Doppelspals-(gedanken)-experiment:

a) Teilchenbild
b) Wellenbild
c) Teilchen-Welle Dualsimus: Die Wahrscheinlichkeit, das Teilchen am Ort $x$ zu finden ist proportional zur Intensität der Welle.

Das gleiche Verhaltensmuster ist bei der Lichtquanten, und bei Elektronen (''Materieteilchen'') zu beobachten.