Einsteins fotoelektriska ekvation:
Ekvationen säger att den kinetiska energin (KE) för en utsänd elektron är lika med energin från den infallande foton (Hν) minus arbetsfunktionen (φ) för metallen:
ke =hν - φ
Där:
* ke: Kinetisk energi från den utsända elektronen
* h: Plancks konstant (6,63 × 10⁻³⁴ J · s)
* ν: Frekvensen av infallande strålning
* φ: Metallens arbetsfunktion (den minsta energi som krävs för att ta bort en elektron från metallytan)
Förklaring:
1. arbetsfunktion: Arbetsfunktionen (φ) representerar energin som binder en elektron till metallen. Det är ett specifikt värde för varje metall.
2. fotonenergi: En foton energi är direkt proportionell mot dess frekvens (E =Hν).
3. tröskelfrekvens: För att en elektron ska släppas ut måste fotons energi (Hν) vara större än eller lika med arbetsfunktionen (φ). Detta innebär att det finns en minsta frekvens (v₀) under vilken inga elektroner kommer att släppas ut, oavsett ljusets intensitet. Detta kallas tröskelfrekvensen .
Varför frekvens är viktig:
* nedan tröskelfrekvens: Om frekvensen för infallande strålning är mindre än tröskelfrekvensen (ν <ν₀) är fotons energi otillräcklig för att övervinna arbetsfunktionen. Följaktligen släpps inga elektroner, även om ljusintensiteten är hög.
* vid tröskelfrekvens: När frekvensen når tröskelfrekvensen (v =v₀) är fotons energi exakt lika med arbetsfunktionen. Elektroner släpps ut, men de har noll kinetisk energi (KE =0).
* ovanför tröskelfrekvensen: Om frekvensen är högre än tröskelfrekvensen (ν> ν₀) har foton tillräckligt med energi för att övervinna arbetsfunktionen och ge ytterligare kinetisk energi till den utsända elektronen. Ju högre frekvens, desto större är den utsända elektronernas kinetiska energi.
Avslutningsvis:
Den Einstein -fotoelektriska ekvationen förklarar frekvensberoendet för den fotoelektriska effekten eftersom den skapar ett direkt samband mellan energin i den infallande fotonen och metallens arbetsfunktion. Ekvationen visar elegant att elektroner endast matas ut när fotons energi är tillräcklig för att övervinna metallens bindande energi, som direkt är bunden till ljusets frekvens.
