Comment trouver l'énergie cinétique maximale d'un photoélectron

Déterminer la longueur d'onde de la lumière incidente. Les photoélectrons sont éjectés d'un matériau lorsque la lumière est incidente sur la surface. Différentes longueurs d'onde entraîneront une énergie cinétique maximale différente.

Par exemple, vous pouvez choisir une longueur d'onde de 415 nanomètres (un nanomètre correspond à un milliardième de mètre).

Calculer la fréquence de la lumière. La fréquence d'une onde est égale à sa vitesse divisée par sa longueur d'onde. Pour la lumière, la vitesse est de 300 millions de mètres par seconde, soit 3 x 10^8 mètres par seconde.

Pour l'exemple de problème, la vitesse divisée par la longueur d'onde est de 3 x 10^8 / 415 x 10^-9 = 7,23 x 10^14 Hertz.

Calculer l'énergie de la lumière. La grande percée d'Einstein a été de déterminer que la lumière venait dans de minuscules petits paquets d'énergie; l'énergie de ces paquets était proportionnelle à la fréquence. La constante de proportionnalité est un nombre appelé constante de Planck, qui est de 4,136 x 10^-15 eV-secondes. Ainsi, l'énergie d'un paquet lumineux est égale à la constante de Planck x la fréquence.

L'énergie des quanta de lumière pour le problème de l'exemple est (4,136 x 10^-15) x (7,23 x 10^14) = 2,99 eV.

Recherchez la fonction de travail du matériau. Le travail de sortie est la quantité d'énergie nécessaire pour détacher un électron de la surface d'un matériau.

Pour l'exemple, sélectionnez le sodium, qui a un travail de sortie de 2,75 eV.

Calculer l'excès d'énergie transporté par la lumière. Cette valeur est l'énergie cinétique maximale possible du photoélectron. L'équation, qu'Einstein a déterminée, dit (énergie cinétique maximale de l'électron) = (énergie du paquet d'énergie lumineuse incidente) moins (la fonction de travail).

Pour l'exemple, l'énergie cinétique maximale de l'électron est: 2,99 eV - 2,75 eV = 0,24 eV.