Πώς να βρείτε τη μέγιστη κινητική ενέργεια ενός φωτοηλεκτρονίου

Προσδιορίστε το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός. Τα φωτοηλεκτρόνια εξάγονται από ένα υλικό όταν εμφανίζεται φως στην επιφάνεια. Διαφορετικά μήκη κύματος θα έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετική μέγιστη κινητική ενέργεια.

Για παράδειγμα, θα μπορούσατε να επιλέξετε ένα μήκος κύματος 415 νανόμετρα (ένα νανόμετρο είναι το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου).

Υπολογίστε τη συχνότητα του φωτός. Η συχνότητα ενός κύματος ισούται με την ταχύτητά του διαιρούμενη με το μήκος κύματος του. Για το φως, η ταχύτητα είναι 300 εκατομμύρια μέτρα ανά δευτερόλεπτο ή 3 x 10 ^ 8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Για το πρόβλημα του παραδείγματος, η ταχύτητα διαιρούμενη με το μήκος κύματος είναι 3 x 10 ^ 8/415 x 10 ^ -9 = 7,23 x 10 ^ 14 Hertz.

Υπολογίστε την ενέργεια του φωτός. Η μεγάλη ανακάλυψη του Einstein ήταν να καθορίσει ότι το φως ήρθε σε μικρά πακέτα ενέργειας. η ενέργεια αυτών των πακέτων ήταν ανάλογη με τη συχνότητα. Η σταθερά της αναλογικότητας είναι ένας αριθμός που ονομάζεται Constant Planck, ο οποίος είναι 4,136 x 10 ^ -15 eV-δευτερόλεπτα. Έτσι, η ενέργεια ενός ελαφρού πακέτου είναι ίση με το Constant του Planck x τη συχνότητα.

Η ενέργεια του κβαντικού φωτός για το πρόβλημα παραδείγματος είναι (4,136 x 10 ^ -15) x (7,23 x 10 ^ 14) = 2,99 eV.

Αναζητήστε τη λειτουργία εργασίας του υλικού. Η συνάρτηση εργασίας είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αποκόλληση ενός ηλεκτρονίου που χαλαρώνεται από την επιφάνεια ενός υλικού.

Για παράδειγμα, επιλέξτε νάτριο, το οποίο έχει συνάρτηση εργασίας 2,75 eV.

Υπολογίστε την υπερβολική ενέργεια που μεταφέρεται από το φως. Αυτή η τιμή είναι η μέγιστη δυνατή κινητική ενέργεια του φωτοηλεκτρονίου. Η εξίσωση, την οποία καθορίζει ο Αϊνστάιν, λέει (μέγιστη κινητική ενέργεια ηλεκτρονίων) = (ενέργεια του προσπίπτου πακέτου ελαφριάς ενέργειας) μείον (η συνάρτηση εργασίας).

Για παράδειγμα, η μέγιστη κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου είναι: 2,99 eV - 2,75 eV = 0,24 eV.