Photoionisation
Definition
Basiswissen
Verliert ein zuvor neutrales Gasteilchen durch ein Strahlungsquant (Photon) eines oder mehrere Elektronen (das Photoelektron) ist das Atom oder Molekül anschließend elektrisch positiv geladen (kationer Rumpf) und damit ionisiert. Nicht das Photon wird ionisiert (was ohnehin unmöglich ist), sondern ein Photon ionisiert ein Atom oder Molekül. Das wird hier kurz dargelegt.
Photoionisation als besonderer photoelektrischer Effekt
Zusammen mit dem inneren und äußeren photoelektrischen Effekt bildet die Photoionisation zusammen den sogenannten Photoelektrischen Effekt. Allen drei Prozessen gemeinsam ist, dass ein Photon mit einem neutralen Teilchen wechselwirkt und das Teilchen anschließend elektrisch positiv geladen ist. Beim inneren und äußeren photoelektrischen Effekt liegen Metalle oder Halbleiter als Festkörper vor, bei der Photoionisation können beliebige Gasteilchen beteiligt sein. Zum Überbegriff siehe auch photoelektrischer Effekt ↗
Welche Photonen sind für die Ionisation geeignet?
Wörtlich ist ein Photon ein Lichtteilchen. Verallgemeinert ist damit jede eng lokalisierte elektromagnetische Welle (Wellenpaket) gemeint. Um Elektronen aus Atomen oder Molekülen herauszuschlagen ist je nach Teilchenart eine Mindestenergie, die sogenannte Ionisierungsenergie nötig. Je kürzer die Wellenlänge einer Photons und je höher seine Frequenz, desto höher ist sein Energie. Ausreichend kurzwellige Photonen liefern die energiereichen Quanten der ultravioletten, der Röntgen- und der Gammastrahlung.
- Eine Liste für alle chemischen Elemente steht unter Ionisierungsenergien ↗
- E=h·f ist die Formel für die Photonenenergie ↗
Elektrische Leitfähigkeit von Luft
Da aus verschiedenen Quellen ständig elektromagnetische Strahlung in die Erdatmosphäre gelangt, vor allem UV-Licht von der Sonne, werden auch ständig Luftteilchen ionisiert. Dadurch erhält die Luft freie Ladungsträger. Liegt von außen eine elektrische Spannung an, fließen diese Ionen dann in eine gemeinsame Richtung und bilden einen elektrischen Strom. Siehe auch Leitfähigkeit ↗
