Austrittsarbeit

Als Austrittsarbeit wird die Arbeit bezeichnet, die benötigt wird, um ein Elektron aus einem Festkörper beim äußeren photoelektrischen Effekt freizuschlagen. Sie ist vergleichbar mit der Ionisationsenergie eines Atoms oder Moleküls. Der grundlegende Unterschied jedoch ist, dass die Austrittsarbeit für Elektronen aus den verschieden Elektronenschalen unterschiedlich ist. Möchte man ein Elektron aus einer tieferen (energetisch niedrigeren Schale) freisetzen, muss mehr Energie aufgebracht werden. Die Ionisationsenergie hingegen bezieht sich nur auf die minimale Energie, die aufgebracht werden muss, um irgend ein Elektron aus seiner Bindung zu lösen.

Die Austrittsarbeit ist weiterhin abhängig von der Art des Metalls bzw. Festkörpers (Stoffes), aus dem Elektronen ausgelöst werden. Z.B. benötigt man bei Zink eine wesentlich höhere als bei Cäsium. Ebenso ist je Stoff die Frequenz des Lichtes entscheidend. Während bei Cäsium bereits UV-Licht-armes Tageslicht oder UV-Licht-loses Glühlicht genügt, um Elektronen auszulösen oder sogar von alleine welche austreten, benötigt Zink die hochfrequentere, also auch hochenergetischere Energie von UV-Licht. Die ausgelösten Elektronen besitzen eine bestimmte kinetische Energie:

Die Messung der Austrittsarbeit wird meist über die Messung der Energie der freigesetzten Elektronen realisiert. Diese ergibt sich aus der Differenz der eingebrachten Energie (meist die Energie des eingestrahlten Photons) und der Austrittsarbeit. Wenn man also die Bewegungsenergie der Elektronen gemessen hat (zum Beispiel durch die Ablenkung in einem Magnetfeld, oder durch den Stromfluss), und die benutzte Wellenlänge durch Filter oder Lasereigenschaften bekannt ist, kann man die Austrittsarbeit als Differenz berechnen:

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