Frage zur Wechselwirkung von Licht

Lord Vader · Gast

Meine Frage:
Folgendes: Metalle haben doch eine Austrittsarbeit die überwunden werden müsste durch entsprechend hoch energetisches Licht, damit Elektronen nicht nur in das Leiterband angeregt werden, sondern damit sie auch aus dem Metall heraus geschlagen werden.
Nehmen wir den bekannten rostfreien Edelstahl dann liegt die Austrittsarbeit des unpassivierten Metalls bei 4,5 mit normalem Licht auch mit höherem UV Anteil wird dort also kein elektron heraus geschlagen. Frage hierzu: Werden Elektronen im unpassivierten Metall trotzdem angeregt?

Bei der Passivschicht des Edelstahl ist das anders, hier ist eine recht niedrige Austrittsarbeit zu überwinden. Normales Licht / Tageslicht müsste doch ausreichen um hier die Elektronen ins Leitungsband anzuregen und auch aus der Passivschicht heraus zu schlagen. Diese heraus schlagen durch die Photonen vom Licht erzeugt ja dann eine Elektronegativität wodurch sich nachweislich die Passivschicht unter Lichteinwirkung schneller und anders bildet als im Dunkeln. Das hier habe ich zusammen geschrieben habe aber bei dem markierten Text wohl einen Fehler.

Meine Frage wäre auch welche Photoeffekte treten den überhaupt auf bei der Passivschicht und bei dem unpassivierten Metall darunter.

Der Prozess im Überblick
? Anregung im Metall: Photonen dringen durch die extrem dünne Passivschicht (oft nur wenige Nanometer dick) bis in das passivierte Metall vor. Sie treffen dort auf die frei beweglichen Elektronen im Leitungsband und regen diese an.
? Herausschlagen (Photoemission): Ist die Energie der Photonen (\(h\cdot \nu\)) größer als die Austrittsarbeit des Metalls plus der zusätzliche Energieaufwand, um die Passivschicht zu überwinden, werden die Elektronen tatsächlich komplett aus dem Materialverband herausgeschlagen. Sie verlassen das Metall und die Schicht und treten ins Vakuum bzw. Gasmedien über.
Der Einfluss der Passivschicht
Die Passivschicht verhält sich meist wie ein Isolator oder Halbleiter und hat folgende konkrete Auswirkungen auf den Effekt:
nen benötigen in der ? Erhöhte Austrittsarbeit: Die Elektronen benötigen in der Regel mehr Energie als beim reinen Metall. Sie müssen nicht nur die metallische Barriere überwinden, sondern auch die Passivschicht durchqueren (entweder durch kinetische Energie oder per quantenmechanischem Tunneleffekt). Die effektive Austrittsarbeit steigt. Dieser Punkt hier ist doch falsch?
? Schwächung des Effekts (Abschwächung): Ein Teil der Elektronen verliert beim Durchqueren der Passivschicht durch Stöße (Streuung) Energie. Sie schaffen es dann nicht mehr an die Oberfläche und bleiben in der Schicht "stecken" oder werden dort angeregt (innerer Photoeffekt der Passivschicht).
? Verschiebung der Grenzfrequenz: Weil mehr Energie nötig ist, verschiebt sich die Grenzfrequenz hin zu kurzwelligerem (energiereicherem) Licht, meist weit in den UV-Bereich hinein.
Zusammenfassung: Die Elektronen werden also definitiv herausgeschlagen, allerdings ist der Strom (die Anzahl der austretenden Elektronen) deutlich geringer und das Licht muss energiereicher sein als bei einer frischen, unoxidierten Metalloberfläche.

Meine Ideen:
Bei der Passivschicht müsste es der äußere und Innere Photoeffekt sein und auch die Photoemission z.b. mit Sauerstoff.

bei dem unpassivierten Metall dürfte bei nrimalem Licht gar keiner dieser effekte auftreten. Stimmt das?