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Der äußere lichtelektrische Effekt wird auch als äußerer Fotoeffekt oder nach seinem Entdecker, dem deutschen Physiker WILHELM HALLWACHS (1859-1922), als HALLWACHS-Effekt bezeichnet.
Der Effekt beinhaltet: Wird eine negativ geladene Metallplatte mit geeignetem Licht bestrahlt, so werden aus der Oberfläche Elektronen herausgelöst.
Der äußere lichtelektrische Effekt war einer der ersten Resultate physikalischer Untersuchungen, die das Wellenmodell des Lichtes infrage stellten. Eine erste umfassende Deutung dieses Effekts wurde von ALBERT EINSTEIN (1879-1955) im Jahr 1905 gegeben. Insbesondere für diese Leistung erhielt er 1921 den Nobelpreis für Physik.

Elektronen sind Quantenobjekte. Es sind weder Teilchen noch Wellen. Vielmehr haben sie gleichzeitig etwas Welliges, etwas Körniges (Teilchenhaftes) und etwas Stochastisches. Schickt man Elektronen durch einen Doppelspalt oder durch ein Gitter hinreichend kleiner Spaltbreite und Gitterkonstanten, so zeigen sich ähnliche Interferenzen wie bei Licht.
Im Beitrag sind Auszüge aus der Originalveröffentlichung der Arbeit des deutschen Physikers CLAUS JÖNSSON angegeben, der die Elektronenbeugung 1960 erstmals auch am Doppelspalt zeigen konnte.

Unter Quantenobjekten verstehen wir Elektronen, Neutronen, Protonen, Atome und Moleküle. Das Verhalten einzelner Quantenobjekte kann in der Regel nicht vorhergesagt werden. Trotzdem kann man Quantenobjekte teilweise als Teilchen betrachten. Schickt man aber Quantenobjekte durch einen Doppelspalt oder durch einen Einzelspalt, dann zeigt sich: Bei Quantenobjekten kann Interferenz auftreten. Solche Interferenzen sind im Teilchenmodell nicht beschreibbar.

Aus der allgemeinen Zustandsgleichung für das ideale Gas kann man Gleichungen für den Fall ableiten, dass eine der drei Größen konstant ist. Mit p = konstant ergeben sich Gleichungen für die isobare Zustandsänderung, mit V = konstant für die isochore Zustandsänderung und mit T = konstant für die isotherme Zustandsänderung. Die Gleichungen für diese speziellen Zustandsänderungen wurde früher gefunden als der allgemeine Fall. Nach den Wissenschaftlern, die sie entdeckten, nennt man diese Gesetze auch das Gesetz von GAY-LUSSAC, das Gesetz von AMONTONS und das Gesetz von BOYLE und MARIOTTE.

Die elektromagnetische Induktion wird in vielfältiger Weise genutzt. Die Wirkungsweise von Generatoren zur Erzeugung von Elektroenergie und von Transformatoren zur Umformung dieser Energie basieren auf dem Induktionsgesetz. Weitere Beispiele für die Anwendung der elektromagnetischen Induktion sind Induktionsspulen zur Schaltung von Ampeln, Metalldetektoren, Induktionsherde und das Induktionshärten, Fehlerstromschutzschalter oder dynamische Mikrofone. Ausgewählte Beispiele werden in diesem Beitrag erläutert.

Das Bändermodell zur Beschreibung elektrischer Leitungsvorgänge hat seine Grundlagen in einer quantenmechanischen Beschreibung der energetischen Zustände fester Stoffe, in denen eine große Zahl von Atomen periodisch angeordnet sind. Es ist ein Modell für die Energiezustände von Elektronen in einem Festkörper und geeignet, die Leitfähigkeit unterschiedlicher Stoffe anschaulich zu beschreiben.
Die für die elektrische Leitung verantwortlichen freien Ladungen verhalten sich im Kristallgitter wie ein Elektronengas. Zwischen seinen Teilchen existiert eine Wechselwirkung, die klassisch durch die elektrostatischen Kräfte verstanden werden kann. Quantenmechanisch beansprucht jedes Elektron wegen der Gültigkeit der Unschärferelation ein eigenes Impulsintervall bestimmter Größe. Im Beitrag wird eine vereinfachte Darstellung des Bändermodells für Leiter, Halbleiter und Nichtleiter gegeben.

* 06.06.1850 in Fulda
† 20.04.1918 in New York

Er war Physiker und Erfinder und gehörte zu den Pionieren der Funktechnik.
BRAUN erfand ein Elektrometer zur Messung hoher Spannungen, entwickelte die braunsche Röhre, eine Elektronenstrahlröhre, und konstruierte mit dem Kristalldetektorempfänger einen einfachen Empfänger für elektromagnetische Wellen. Er ist einer der Begründer der Hochfrequenztechnik.

Elektromotoren dienen der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie, die dann zur Verrichtung von mechanischer Arbeit eingesetzt wird. Sie nutzen für diese Umwandlung das folgende physikalische Wirkprinzip: Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter in einem Magnetfeld, dann wirkt auf ihn eine Kraft bzw. ein Drehmoment. Elektromotoren sind so konstruiert, dass dieses Drehmoment zu einer periodischen Drehbewegung führt. Nach der Betriebsstromart unterscheidet man zwischen Gleichstrommotoren und Wechselstrommotoren. Nach der Art der Schaltung wird zwischen Nebenschlussmotor und Hauptschlussmotor differenziert. Eine wichtige Unterteilung ist auch die in Synchronmotoren und Asynchronmotoren.

Die spezifische Ladung eines Elektrons ist der Quotient aus der Elementarladung e und der seiner Masse m. Es ist eine wichtige Naturkonstante, die nach CODATA (Committee on Data for Science and Technology) folgenden Wert hat:
$\frac{e}{m_e}=\mathrm{1,758}820\cdot {10}^{11}\text{C}\cdot {\text{kg}}^{\text{-1}}$
Die spezifische Ladung eines Elektrons kann in unterschiedlicher Weise experimentell bestimmt werden. Das ist selbst mit schulischen Mitteln möglich.

Auf ein geladenes Teilchen wirkt im elektrischen Feld eine Kraft, die zur Beschleunigung des Ladungsträgers führt. Die Bahnkurve des Teilchens ist abhängig von der Richtung der Anfangsgeschwindigkeit. Bei einer Bewegung in Richtung oder entgegen der Richtung der Feldlinien erfolgt eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Das wird z.B. genutzt, um schnelle Elektronen (einen Elektronenstrahl) zu erzeugen. Verläuft die Bewegung senkrecht zu den Feldlinien eines homogenen Feldes, dann bewegen sich die Ladungsträger auf einer parabelförmigen Bahn. Diese Ablenkung von der ursprünglichen geradlinigen Bewegung wird in Elektronenstrahlröhren zur Erzeugung von Bildern (z. B. bei Oszillografen) genutzt.

Geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Ionen) können sich in magnetischen Feldern bewegen und werden durch diese beeinflusst. Ursache dafür ist die LORENTZ-Kraft, die auf bewegte Ladungsträger in magnetischen Feldern wirkt und die mit der Gleichung ${\overrightarrow{F}}_{\text{L}}=Q\cdot (\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B})$ berechnet werden kann.
Je nach der Bewegungsrichtung der Teilchen kann die LORENTZ-Kraft zu einer kreisförmigen oder einer spiralförmigen Bewegung der geladenen Teilchen führen. Bewegen sich die Teilchen parallel zu den Feldlinien des Magnetfeldes und damit in der Richtung, die die magnetische Flussdichte B hat, dann erfolgt keine Beeinflussung. In homogenen magnetischen Feldern kann die Bewegung der geladenen Teilchen relativ einfach beschrieben werden.

Die elektromagnetischen Schwingungen in einem Schwingkreis klingen nach einmaliger Anregung relativ schnell wieder ab, weil elektromagnetische Energie durch den ohmschen Widerstand des Leitungsdrahtes in Wärme umgewandelt und dadurch dem Schwingkreis entzogen wird. Möchte man die Schwingung aufrechterhalten, dann muss man dem Schwingkreis im Takt der Eigenschwingung und in der richtigen Phase Energie zuführen. Das geschieht in Generatoren zur Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen, häufig mithilfe einer meißnerschen Rückkopplungsschaltung.
Eine spezielle Art von Generatoren sind Tongeneratoren, mit denen elektromagnetische Schwingungen im hörbaren Bereich erzeugt werden.

Ausgangspunkt für die Entdeckung der Induktion waren Vorstellungen von der Einheit der Naturkräfte und vermutete Zusammenhänge zwischen Elektrizität und Magnetismus.
1820 bemerkte OERSTED in einem Versuch, dass eine Magnetnadel in der Nähe eines elektrischen Leiters abgelenkt wird, wenn man den Strom einschaltet. Andere Wissenschaftler, wie AMPÈRE und FARADAY, bauten die Versuche von OERSTED nach und entwickelten sie weiter. Dabei fand FARADAY 1831 die elektromagnetische Induktion.
Innerhalb von drei Monaten entwickelte er alle Grundversuche der Induktion und eine Urform eines elektrischen Generators.

Radioaktivität ist die Erscheinung bei einer Reihe von Nukliden, sich von selbst, ohne äußere Einwirkung, umzuwandeln und dabei eine charakteristische Strahlung abzugeben. Unterschieden wird zwischen der natürlichen Radioaktivität und der künstlichen Radioaktivität.

Radioaktive Nuklide wandeln sich völlig spontan unter Aussendung radioaktiver Strahlung in neue Kerne um.
Diese Form der Kernumwandlung wird als Spontanzerfall bezeichnet. Die entstehenden Folgekerne sind häufig wieder radioaktiv, sodass in der Natur ganze Zerfallsreihen existieren. Der Zerfall geht solange weiter, bis ein stabiles Nuklid entsteht.

In Halbleitermaterialien, die völlig von Verunreinigungen frei sind, basiert der elektrische Leitungsvorgang ausschließlich auf der Eigenleitung. Die Eigenleitung setzt sich aus zwei Anteilen zusammen - der Leitung durch freie Elektronen und der Leitung durch Defektelektronen (Löcher).

Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist. Sie wird in der Einheit Volt gemessen.
Befinden sich in einem Stromkreis mit einer elektrischen Quelle mehrere Bauelemente (Widerstände, Glühlampen, Spulen, ...), so können diese in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Die Spannung, die an den einzelnen Bauelementen anliegt, hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand des betreffenden Bauelements ab.

Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel elektrische Ladung sich in jeder Sekunde durch den Querschnitt eines elektrischen Leiters bewegt. Sie wird in der Einheit Ampere (1 A) gemessen.
Befinden sich in einem Stromkreis mit einer elektrischen Quelle mehrere Bauelemente (Widerstände, Glühlampen, Spulen, ...), so können diese in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Die Stromstärke, die durch das einzelne Bauelement fließt, hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand des betreffenden Bauelements ab.

Der elektrische Widerstand eines Bauelementes oder Gerätes gibt an, welche Spannung für einen elektrischen Strom der Stärke 1 A erforderlich ist. Er wird in der Einheit Ohm ($1\Omega$) gemessen.
Befinden sich in einem Stromkreis mit einer elektrischen Quelle mehrere Bauelemente (Widerstände, Glühlampen, Spulen, ...), so können diese in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Der Gesamtwiderstand der Schaltung hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand der betreffenden Bauelemente ab.

In jeder Spule wird aufgrund der Selbstinduktion eine Spannung induziert, die nach dem lenzschen Gesetz der Ursache ihrer Entstehung - also dem Stromfluss durch die Spule - entgegen wirkt. Dadurch erfolgt eine Verringerung der Stromstärke. Somit besitzt jede Spule neben dem ohmschen Widerstand ihrer Wicklungen einen zusätzlichen Widerstand, der durch ihre Induktivität zustande kommt. Man nennt diesen Widerstand induktiven Widerstand.

Ein Kondensator setzt dem Stromfluss aufgrund seiner begrenzten Kapazität immer einen Widerstand entgegen. Dieser Widerstand wird kapazitiver Widerstand genannt.

Widerstände, deren elektrischer Widerstand im Gleichstromkreis genauso groß ist wie im Wechselstromkreis, nennt man ohmsche Widerstände. Bei ihnen verlaufen im Unterschied zu induktiven und kapazitiven Widerständen Spannung und Stromstärke zeitlich gleich. Bei Stromfluss wird elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt.

Der Zusammenhang zwischen der Brennweite, der Gegenstandsweite und der Bildweite bei Linsen wird durch die Abbildungsgleichung erfasst.
Der Zusammenhang zwischen Gegenstandsgröße, Bildgröße, Gegenstandsweite und Bildweite wird durch die Gleichung für den Abbildungsmaßstab beschrieben.
Mithilfe beider Gleichungen ist es möglich, unterschiedliche Größe zu berechnen.

Durch Sammellinsen kann man von Gegenständen Bilder erzeugen. In Abhängigkeit von der Entfernung des Gegenstandes von der Linse sowie von ihrer Brennweite entstehen unterschiedliche Arten von Bildern.

Für die Brechung von Licht an einer Grenzfläche zwischen zwei lichtdurchlässigen Stoffen gilt das Brechungsgesetz. Es lautet:

Geht Licht von einem Stoff in einen anderen über, so gilt:

$\begin{array}{l}\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=\frac{c_1}{c_2}\text{ oder }\frac{\text{sin}\alpha }{\text{sin}\beta }=n\\ \alpha \text{ Einfallswinkel}\\ \beta \text{ Brechungswinkel}\\ c_{\text{1}},c_{\text{2}}\text{ Lichtgeschwindigkeiten in den}\\ \text{ Stoffen 1 und 2}\\ n\text{ Brechzahl}\end{array}$

Einfallender Strahl, Einfallslot und gebrochener Strahl liegen in einer Ebene.