Können Photonen gebundene Elektronen anregen?

Tungsten · Anmeldungsdatum: 20.02.2013 Beiträge: 1

Meine Frage:
Ich hatte heute mit meiner Physiklehrerin einen Disput darüber ob es möglich ist, das Photonen mit einer Energie von 2,5eV ein Elektron anregen, welches an ein Natriumatom gebunden ist. Dazu wurde in der Aufgabe Natriumdampf mit solchen Photonen beschossen.

Meine Ideen:
Meine Physiklehrerin sagt Nein, also es passiere schlicht nichts. Doch irgendwie sagt mir das so nicht zu. Um ein Valenzelektron bei Natrium um ein Energieniveau zu heben werden ja 2,1eV benötigt. Wenn ein Elektron mit dieser Energie das Valenzelektron treffen würde, würde letzteres angeregt werden. Ich habe das ganze Thema Quantenphysik eben so Verstanden, dass es ja eigentlich keinen Unterschied zwischen einem Quant und einem Elektron in diesem Sinne gibt. Ersterem wird ja schließlich Masse und Impuls zugeordnet, und dem Elektron eine Wellenlänge. Noch dazu funktioniert das ja beim Compton-Effekt und beim Photoeffekt ebenfalls. Gut, der Compton ist für freie Elektronen und der Photo für feste Metalle.

Trotzdem, das kommt mir irgendwie willkürlich vor, wenn man für jede Situation ein eigenes Gesetzt braucht...

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8762

Deine Lehrerin hat recht: Da sich kein Zustand 2.5eV über dem Grundzustand eines Natriumatoms befindet, kann das Elektron nicht angeregt werden.

Der (hier wichtige) Unterschied zur Comptonstreuung oder dem Photoeffekt ist, dass bei diesen das Photon genug Energie hat um das Elektron vom Atom oder aus dem Festkörper zu lösen. Sobald diese "Energieschwelle" überschritten ist, ist das Elektron frei und kann jeden beliebigen Energiebetrag aufnehmen.

PS: Bei Natrium beträgt die Austrittsarbeit nur 2.28eV, das ist für Dein obiges Problem allerdings nicht anwendbar, da es dort um ein einzelnes Atom geht und nicht um einen Festkörper mit vielen Atomen.