Medelvärdes tröskelfrekvens refererar till ljusfrekvensen som kommer att få en elektron att lossna från den metallen. Ljus under en metalls tröskelfrekvens kommer inte att mata ut en elektron. Ljus vid tröskelfrekvensen släpper bort elektronen utan någon kinetisk energi. Ljus över tröskelfrekvensen kommer att mata ut en elektron med viss kinetisk energi. Dessa trender kallas den fotoelektriska effekten.

Den fotoelektriska effekten

Den fotoelektriska effekten beskriver hur frekvensen av infallande ljus bestämmer huruvida en atom frigör en elektron. Heinrich Hertz observerade ursprungligen denna effekt 1886. Dessa observationer motsatte sig hypotesen att ljusets intensitet direkt skulle korrelera med om en metall släppte en elektron. Metaller släppte elektroner även med lågintensitetsljus. Istället ökade ljusets intensitet antalet elektroner som emitterades. Ökad frekvens gav elektronerna mer kinetisk energi. Senare hjälpte Albert Einstein till att känna av dessa observationer. Han teoretiserat att ljuset bär en annan mängd energi baserat på dess frekvens, och att denna energi kvantiseras i partiklar som kallas fotoner.

Tröskelfrekvens

Tröskelfrekvensen är ljusfrekvensen som bär tillräckligt med energi för att avlägsna en elektron från en atom. Denna energi är helt förbrukad under processen (se Referenser 5). Därför får elektronen ingen kinetisk energi vid tröskelfrekvensen och den frigörs inte från atomen. Istället måste ljuset ha lite mer energi än det som finns vid tröskelfrekvensen för att ge en elektrokinetisk energi.

Arbetsfunktionen

Arbetsfunktionen är ett sätt att beskriva mängd energi som ges till en elektron vid tröskelfrekvensen. Arbetsfunktionen är lika med tröskelfrekvensen tiderna Plancks konstant. Plancks konstant är proportionalitetskonstanten som relaterar en fotons frekvens till sin energi. Därför krävs konstanten att omvandla mellan de två kvantiteterna. Plancks konstant är lika med ungefär 4,14 x 10 ^ -15 elektron volt-sekunder. Arbetsfunktionens enheter är elektronvolt. En elektronvolt är den energi som behövs för att flytta en elektron över en potentiell skillnad på en volt. Olika metaller har karakteristiska arbetsfunktioner och därmed karakteristiska tröskelfrekvenser. Till exempel har aluminium en arbetsfunktion på 4,08 eV, medan kalium har en arbetsfunktion på 2,3 eV.

Variationer i arbetsfunktioner och tröskelfrekvens

Vissa material har en rad olika arbetsfunktioner . Detta beror på en metallets arbetsfunktionsenergi, beroende på elektronens position i den metallen. Den exakta formen på ytan av en metall bestämmer exakt var och hur elektroner rör sig i metallen. Därför kan tröskelfrekvensen och arbetsfunktionen variera. Till exempel kan silverarbetets funktion sträcka sig från 3,0 till 4,75 eV.