Het foto-elektrisch effect
Licht kan alleen elektronen uit een metaaloppervlak slaan wanneer elk foton genoeg energie meedraagt. Dit ondersteunt het kwantumfotonmodel van licht.
Drempelfrequentie
Onder een metaalspecifieke drempelfrequentie worden er geen elektronen uitgezonden, ongeacht de intensiteit. Elk foton moet de uittreearbeid overtreffen.
Kinetische energie van foto-elektronen
De vergelijking van Einstein Kmax = hf − φ koppelt fotonfrequentie aan maximale kinetische energie van elektronen. Een hogere intensiteit voegt meer fotonen toe, niet meer energie per foton.
Simuleer het effect
Gebruik de foto-elektrische simulatie om de golflengte te variëren, elektronemissie waar te nemen en de remspanning voor verschillende metalen te vinden.
Licht raakt een metaal niet als een gladde golf — het komt aan in piepkleine uitbarstingen die fotonen heten, die elk een vaste hoeveelheid energie dragen. Een elektron ontsnapt alleen als de energie van één enkel foton minstens zo groot is als de uittreearbeid van het metaal, de energie die het elektron normaal gesproken op zijn plaats houdt. Wat er aan energie overblijft, wordt de kinetische energie van het elektron terwijl het wegvliegt.
KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ — maximale kinetische energie (eV): de grootste energie die een uitgeslagen elektron meeneemt
- h — de constante van Planck (eV·s): piepkleine constante die de frequentie van een foton aan zijn energie koppelt
- f — frequentie (Hz): hoeveel lichtgolven elke seconde aankomen
- φ — arbeidsfunctie (eV): de minimale energie die nodig is om een elektron uit het metaal te trekken
Een foton dat een natriumoppervlak raakt draagt 3.1 eV aan energie. De uittreearbeid van natrium is 2.1 eV. Wat is de maximale kinetische energie van een uitgeslagen elektron?
- hf = 3.1 eV
- φ = 2.1 eV
- KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ = 3.1 eV − 2.1 eV
KEₘₐₓ = 1.0 eV