Come trovare la massima energia cinetica di un fotoelettrone

Determinare la lunghezza d'onda della luce incidente. I fotoelettroni vengono espulsi da un materiale quando la luce è incidente sulla superficie. Diverse lunghezze d'onda si tradurranno in diverse energie cinetiche massima.

Ad esempio, potresti scegliere una lunghezza d'onda di 415 nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro).

Calcola la frequenza della luce. La frequenza di un'onda è uguale alla sua velocità divisa per la sua lunghezza d'onda. Per la luce, la velocità è di 300 milioni di metri al secondo, o 3 x 10^8 metri al secondo.

Per il problema di esempio, la velocità divisa per la lunghezza d'onda è 3 x 10^8 / 415 x 10^-9 = 7,23 x 10^14 Hertz.

Calcola l'energia della luce. La grande svolta di Einstein fu determinare che la luce arrivasse in minuscoli pacchetti di energia; l'energia di quei pacchetti era proporzionale alla frequenza. La costante di proporzionalità è un numero chiamato Costante di Planck, che è 4,136 x 10^-15 eV-secondi. Quindi l'energia di un pacchetto di luce è uguale alla costante di Planck x la frequenza.

L'energia dei quanti di luce per il problema di esempio è (4,136 x 10^-15) x (7,23 x 10^14) = 2,99 eV.

Cerca la funzione di lavoro del materiale. La funzione lavoro è la quantità di energia richiesta per sollevare un elettrone dalla superficie di un materiale.

Per l'esempio, selezionare sodio, che ha una funzione lavoro di 2,75 eV.

Calcola l'energia in eccesso trasportata dalla luce. Questo valore è la massima energia cinetica possibile del fotoelettrone. L'equazione, determinata da Einstein, dice (energia cinetica massima dell'elettrone) = (energia del pacchetto di energia luminosa incidente) meno (la funzione lavoro).

Per l'esempio, l'energia cinetica massima dell'elettrone è: 2,99 eV - 2,75 eV = 0,24 eV.