اثر فوتوالکتریک
نور تنها وقتی میتواند از سطح فلز الکترون بترکانَد که هر فوتون انرژی کافی داشته باشد. این از مدل فوتونیِ کوانتومی نور پشتیبانی میکند.
بسامد آستانه
زیر بسامد برشِ خاصِ فلز، بدون توجه به شدت، الکترونی گسیل نمیشود. هر فوتون باید از انرژی تابع کار بیشتر باشد.
انرژی جنبشی فوتوالکترونها
معادلهٔ اینشتین Kmax = hf − φ بسامد فوتون را به بیشینهٔ انرژی جنبشی الکترون پیوند میدهد. افزایش شدت فوتون بیشتر میافزاید، نه انرژی بیشتر به ازای هر فوتون.
اثر را شبیهسازی کنید
با شبیهسازی فوتوالکتریک طول موج را تغییر دهید، گسیل الکترون را ببینید و ولتاژ توقف را برای فلزهای مختلف بیابید.
نور بهصورت موجی هموار به فلز نمیخورد — در انفجارهای ریزِ فوتونی میرسد که هر یک مقدار ثابتی انرژی حمل میکند. الکترون فقط وقتی میگریزد که انرژی یک فوتونِ تنها دستکم به اندازهٔ تابع کار فلز باشد؛ همان انرژیای که معمولاً الکترون را سر جایش نگه میدارد. هر انرژیِ اضافه، انرژی جنبشی الکترون میشود هنگام پرواز.
KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ — بیشینهٔ انرژی جنبشی (eV): بزرگترین انرژیای که الکترونِ بیرونجهیده با خود میبرد
- h — ثابت پلانک (eV·s): ثابت بسیار کوچکی که بسامد فوتون را به انرژیاش وصل میکند
- f — بسامد (Hz): هر ثانیه چند موج نور میرسد
- φ — تابع کار (eV): کمینهٔ انرژی لازم برای کندن الکترون از فلز
فوتونی که به سطح سدیم میخورد 3.1 eV انرژی دارد. تابع کار سدیم 2.1 eV است. بیشینهٔ انرژی جنبشی الکترونِ بیرونجهیده چند است؟
- hf = 3.1 eV
- φ = 2.1 eV
- KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ = 3.1 eV − 2.1 eV
KEₘₐₓ = 1.0 eV