Festkörperphysik

Energie, Materie, Licht und Elektrizität bestehen aus kleinsten, unteilbaren Einheiten, die Quanten genannt werden.

Auf Atomebene ändert sich Energie nicht beliebig bzw. stetig, sondern diskret. D. h., durch Quantensprünge verändert sich das Energieniveau stufenweise.

Beim photoelektrischen Effekt wird Licht in Strom umgewandelt. 

Bohr postulierte, dass sich das Elektron stets auf diskreten Kreisbahnen um den Atomkern bewegt. Das Elektron ändert seinen Energiezustand damit nicht stetig, sondern diskret.

Geht ein Elektron von einem stationären Zustand auf einen stationären Zustand mit niedriger Energie über, so wird ein Photon emittiert und Licht entsteht. Das Atom bleibt stabil.

In der Quantenmechanik wird ein Elektron durch eine Wellengleichung beschrieben, wie es klassischerweise für Licht- und Schallwellen üblich ist. Dies wurde von Erwin Schrödinger (1887–1961) mathematisch entwickelt, wobei die komplexen Zahlen eine wichtige Rolle spielen. Scheinbare Widersprüche zwischen Teilchen und Wellen wurden so überwunden

Beim Photoeffekt werden durch Lichteinstrahlung aus einer Metalloberfläche Elektronen herausgeschlagen, was zu einer positiven Ladung des Metallstücks führt, auch Kathode genannt. Befindet sich die Kathode gegenüber einer Anode, einem negativ geladenen Metallstück, erreichen eine gewisse Anzahl der herausgeschlagenen Elektronen diese Anode und es fließt Strom. Legt man eine positive Spannung an die Anode an, so kommen immer mehr der herausgeschlagenen Elektronen an. Bei einer negativen Spannung werden es weniger. Bei einer maximal negativen Spannung kommen gar keine Elektronen mehr an und der Strom hört auf zu fließen. Interessanterweise stellte sich heraus, dass zur Bestimmung dieser maximalen negativen Spannung die Lichtintensität, mit der das Licht auf die Kathode trifft, keine Rolle spielte. Klassischerweise hätte eine höhere Lichtintensität zu einer höheren kinetischen Energie der Elektronen führen müssen, welche wiederum eine noch größere negative Spannung gebraucht hätte, um den Strom auf null zu reduzieren bzw. dort zu halten. Einstein erklärte dies damit, dass Licht in kleinen Einheiten, den Photonen, auftritt und nicht gleichmäßig im Raum verteilt ist. Wird nun das Elektron aus der Kathode herausgeschlagen, erhält es die Energie eines Photons. Erhöht sich durch die gesteigerte Lichtintensität die Anzahl der Photonen, die auf die Kathode treffen, so kann ein Elektron doch nicht mehr Energie als die eines Photons aufnehmen

Das Metallatom gibt ein oder mehrere Elektronen ab, die das Nichtmetallatom aufnimmt. Die positiven und negativen Ionen ziehen sich an und bilden ein Kristallgitter.

Z. B. NaCl.

Verbindung von mindestens zwei Nichtmetallen, die sich ein oder mehrere Elektronenpaare teilen.

Z. B. O2.

Es handelt sich hierbei um Atombindungen, da Nichtmetalle eine Bindung eingehen.

Die Atome teilen sich Elektronenpaare gemeinsam