GEORG-AUGUST-UNIVERSIT AT G OTTINGEN II. Physikalisches ...

vor und hinter dem Mach-Kegel herrscht. In Gebieten hoher Luftfeuchtigkeiten, wie z.B.
über offenem Meer, wird der Mach-Kegel sichtbar (vgl. Abb. 2.16 rechts).
Abbildung 2.16: Der Mach-Kegel in Theorie (a) und Praxis (b). Links: Erklärung
für die Entstehung des Mach-Kegels. Je schneller sich der Schallsender
bewegt, desto mehr verdichten sich vor ihm die Wellenfronten.
Bei Überschallgeschwindigkeit kommt es nur unter einem bestimmten
Winkel zu einer konstruktiven Überlagerung der Wellenfronten.
Die Einhüllende wird als Mach-Kegel bezeichnet [Mes 06]. Rechts: Der
Mach-Kegel an einem Überschallflugzeug. Der Mach-Kegel wird durch
kondensierte Wassertröpfchen sichtbar.
Der Photoeffekt
Wie Hallwachs 1888 beobachtete, konnte er eine negativ geladene Metallplatte mittels
hochenergetischen Lichts (UV-Licht) entladen. Bei dem Versuch, dies mit einer positiv
geladenen Platte auch zu erreichen, erkannte er, dass dies nicht möglich ist. Heute ist be-
kannt, dass nur Elektronen aus dem Material herausgelöst werden können.
Für die Herauslösung eines Elektrons ist die Wellenlänge und somit die Energie des Photons
entscheidend. Elektronen sind an Atomrümpfe gebunden. Die Austrittsarbeit entspricht der
Energie, die benötigt wird, um die Bindungskräfte zwischen Elektron und Rumpf zu über-
winden. Nach dem Austritt eines Elektrons ist eine Energiebilanz zu ziehen. Das Photon
hat seine gesamte Energie auf das Elektron übergeben und dieses hat einen Teil dieser
Energie als Austrittsarbeit verbraucht. Hieraus folgt
E = hν − Wa.
Hierbei ist Wa die Austrittsarbeit, h das Planksche Wirkungsquantum, ν die Frequenz des
Photons und E die Restenergie, die dem Elektron als kinetische Energie nach dem Austritt
zur Verfügung steht. Für seine Interpretation des Photoeffekts erhielt Albert Einstein 1922
den Nobelpreis für Physik für das Jahr 1921.
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