Фотоелектричний ефект
Світло може вибивати електрони з поверхні металу лише тоді, коли кожен фотон несе достатню енергію. Це підтверджує квантову фотонну модель світла.
Гранична частота
Нижче за характерну для металу граничну частоту електрони не емітуються, незалежно від інтенсивності. Кожен фотон мусить мати енергію, більшу за роботу виходу.
Кінетична енергія фотоелектронів
Рівняння Ейнштейна Kmax = hf − φ пов'язує частоту фотона з максимальною кінетичною енергією електрона. Збільшення інтенсивності додає більше фотонів, а не більшу енергію кожного фотона.
Змоделюйте ефект
Використайте моделювання фотоелектричного ефекту: змінюйте довжину хвилі, спостерігайте емісію електронів і знаходьте затримувальну напругу для різних металів.
Світло не падає на метал як гладка хвиля — воно прибуває крихітними порціями, фотонами, кожен з якими несе фіксовану енергію. Електрон виривається, лише якщо енергія одного фотона принаймні не менша за роботу виходу металу — енергію, що зазвичай утримує електрон. Уся решта енергії стає кінетичною енергією електрона, коли він вилітає.
KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ — максимальна кінетична енергія (eV): найбільша енергія, яку забирає вибитий електрон
- h — стала Планка (eV·s): крихітна стала, що пов'язує частоту фотона з його енергією
- f — частота (Hz): скільки світлових хвиль прибуває щосекунди
- φ — робота виходу (eV): мінімальна енергія, потрібна, щоб вирвати електрон з металу
Фотон, що падає на натрієву поверхню, несе 3.1 eV енергії. Робота виходу натрію — 2.1 eV. Яка максимальна кінетична енергія вибитого електрона?
- hf = 3.1 eV
- φ = 2.1 eV
- KEₘₐₓ = h · f − φ
- KEₘₐₓ = 3.1 eV − 2.1 eV
KEₘₐₓ = 1.0 eV