Widersprüche zum Wellenmodell

  1. Nach dem Wellenmodell ist die Energie an einer bestimmten Stelle A in einem bestimmten Zeitintervall t proportional zur Amplitude
    (mechanische Welle: , elektromagnetische Welle: bzw. ) bzw. zur Intensität I ("Helligkeit").
    Eine Erhöhung der Intensität müsste also die Energie vergrößern und damit eine Auslösung von Elektronen bei beliebiger Frequenz möglich machen.
     
    Vorstellung: Durch eine größere Amplitude der elektromagnetischen Wellen fangen die äußeren Hüllenelektronen stärker an zu schwingen, so dass sie nicht nur das Atom sondern sogar den festen Metallkörper verlassen können.
     
    Tatsächlich aber ist eine Auslösung nur ab einer bestimmten Mindestfrequenz möglich.
     
  2. Die ausgelösten Elektronen müssten unabhängig von der Frequenz jede beliebige Energie aufgenommen haben können.
     
    Tatsächlich aber ist ihre Energie höchstens eine ganz bestimmte maximale kinetische Energie.

Also beschreibt das Wellenmodell das Verhalten des Lichts beim lichtelektrischen Effekt nicht richtig.

Die Lichtquantenhypothese

Max Planck (1900): Die glühenden Körper sind so beschaffen, dass sie nur Energie in bestimmten Portionen (Quanten) h·f an die Lichtwelle abgeben oder von ihr aufnehmen können.
   
Albert Einstein (1905):
  1. Licht einer bestimmten Frequenz besteht aus Energiequanten (Energieportionen) der Größe h·f, genannt Photonen (oder Lichtquanten).
  2. Eine Erhöhung der Intensität des Lichts bewirkt eine Vergrößerung der Anzahl der Photonen.
  3. Ein Elektron absorbiert jeweils nur die Energie eines Lichtquants und diese ganz oder gar nicht.

Photonen sind also Energieportionen einer Lichtwelle mit neuartigen Quanteneigenschaften.