Фотоэффект
Свет может выбивать электроны с поверхности металла только тогда, когда каждый фотон несёт достаточно энергии. Это подтверждает квантовую фотонную модель света.
Граничная частота
Ниже характерной для металла граничной частоты электроны не испускаются независимо от интенсивности. Каждый фотон должен превышать энергию работы выхода.
Кинетическая энергия фотоэлектронов
Уравнение Эйнштейна Kmax = hf − φ связывает частоту фотона с максимальной кинетической энергией электрона. Рост интенсивности добавляет больше фотонов, а не больше энергии на фотон.
Смоделируйте эффект
Используйте симуляцию фотоэффекта, чтобы менять длину волны, наблюдать испускание электронов и находить задерживающий потенциал для разных металлов.
Свет ударяется о металл не как гладкая волна — он приходит крошечными порциями, фотонами, каждый с фиксированной энергией. Электрон вырывается, только если энергия одиночного фотона не меньше работы выхода металла — энергии, обычно удерживающей электрон. Всё, что остаётся, становится кинетической энергией улетающего электрона.
KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ — максимальная кинетическая энергия (eV): наибольшая энергия, уносимая выбитым электроном
- h — постоянная Планка (eV·s): крошечная постоянная, связывающая частоту фотона с его энергией
- f — частота (Hz): сколько световых волн приходит каждую секунду
- φ — работа выхода (eV): минимальная энергия, нужная, чтобы вырвать электрон из металла
Фотон, падающий на натриевую поверхность, несёт 3.1 eV энергии. Работа выхода натрия 2.1 eV. Какова максимальная кинетическая энергия выбитого электрона?
- hf = 3.1 eV
- φ = 2.1 eV
- KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ = 3.1 eV − 2.1 eV
KEₘₐₓ = 1.0 eV