"Die Quantennatur des Lichtes und der Photoelektrische Effekt"

Universität im Rathaus - 10. Januar 2006, 20.00 Uhr, Ratssaal

Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Schönhense
Institut für Physik (Physik der Kondensierten Materie)

Die Wechselwirkung von Licht mit Materie ist uns aus verschiedenen Bereichen des Alltags bekannt. Beispiele sind die Photosynthese der Pflanzen, die Entstehung
eines Sonnenbrandes durch UV-Licht (nicht jedoch durch sichtbares Licht!), die Stromerzeugung durch Solarzellen oder die digitale Photographie mittels CCD Kamera. Grundlegend für all diese Prozesse ist die Quantennatur des Lichtes. Die Größe der kleinen „Energiepakete“ (Photonen) hängt von der Frequenz des Lichtes ab.

1905 hat Einstein frühere Experimente zum „äußeren photoelektrischen Effekt“ (Auslösung von Elektronen aus einer Metalloberfläche) gedeutet und konnte so die Wellenlängenabhängigkeit des Photostromes erklären. Die revolutionäre Deutung wurde 1921 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet, obwohl die Existenz von Photonen lange Zeit nicht akzeptiert war. Diese Zurückhaltung der Fachwelt, die sich noch in der Laudatio zu Einsteins Nobelpreis durch Nils Bohr niederschlug, wird als eindrucksvolles Beispiel für einen Paradigmenwechsel in der Physik diskutiert.

Heute wird der Photoeffekt in unzähligen Materiallabors weltweit zur zerstörungsfreien chemischen Analyse ausgenutzt (ESCA). Dabei kommen Röntgenquanten
zum Einsatz. Die Schalenstruktur der Elektronenhülle wird als „chemischer Fingerabdruck“ für kleinste Materialmengen genutzt. Diese modere Nutzung
von Einsteins Quanteneffekt illustriert Prof. Gerhard Schönhense an einem aktuellen spannenden Beispiel - der Analyse von mikroskopisch kleinen „Sternenstaub-
Körnchen“ aus der Zeit vor der Entstehung unseres Sonnensystems.

"Universität im Rathaus" ist ein gemeinsames Projekt der Johannes Gutenberg-Universität und der Stadt Mainz. Seit über 20 Jahren dient der Universität dieses Forum als Brückenschlag vom Campus in die Stadt. Der Bevölkerung einen Einblick in die vielfältigen Facetten der unterschiedlichen Disziplinen von 2.800 Wissenschaftlern in mehr als 150 Instituten und Kliniken zu geben, ist das Ziel dieser Veranstaltungsreihe. Im Wintersemester 2005/06 erklären Mainzer Wissenschaftler immer an einem Dienstag die Gedankenwelt Albert Einsteins - in Zusammenhang mit ihren aktuellen Forschungsprojekten. Die Vorträge deuten die Spuren, die Einstein in der Wissenschaft hinterlassen hat, aber auch die Fragen und Rätsel, die er seiner Nachwelt mit auf den Weg gab.

Die nächsten Vorträge in dieser Reihe

  • 17. Januar 2006: Einsteins deterministisches Weltbild und die Leugnung der Willensfreiheit, Dr. phil. Bettina Walde
  • 7. Februar 2006: Chemie mit dem Computer: moderne Anwendung der Quantenphysik in der Chemie, Prof. Dr. Jürgen Gauß, Leibniz-Preisträger 2005

Veranstaltungsort und -zeit: Rathaus, Ratssaal, jeweils 20.00 Uhr. Der Eintritt ist frei, eine Anmeldung ist nicht erforderlich.