Determine o comprimento de onda da luz incidente. Os fotoelétrons são ejetados de um material quando a luz incide na superfície. Diferentes comprimentos de onda resultarão em diferentes energias cinéticas máximas.
Por exemplo, você pode escolher um comprimento de onda de 415 nanômetros (um nanômetro é um bilionésimo de um metro).
Calcule a frequência da luz. A frequência de uma onda é igual a sua velocidade dividida por seu comprimento de onda. Para a luz, a velocidade é de 300 milhões de metros por segundo, ou 3 x 10 ^ 8 metros por segundo.
Para o problema de exemplo, a velocidade dividida pelo comprimento de onda é 3 x 10 ^ 8/415 x 10 ^ -9 = 7,23 x 10 ^ 14 Hertz.
Calcule a energia da luz. A grande descoberta de Einstein foi determinar que a luz vinha em minúsculos pacotes de energia; a energia desses pacotes era proporcional à frequência. A constante de proporcionalidade é um número chamado Constante de Planck, que é 4,136 x 10 ^ -15 eV-segundos. Portanto, a energia de um pacote de luz é igual à Constante de Planck x a frequência.
A energia dos quanta de luz para o problema do exemplo é (4,136 x 10 ^ -15) x (7,23 x 10 ^ 14) = 2,99 eV.
Procure a função de trabalho do material. A função de trabalho é a quantidade de energia necessária para retirar um elétron da superfície de um material.
Para o exemplo, selecione sódio, que tem uma função de trabalho de 2,75 eV.
Calcule o excesso de energia transportado pela luz. Este valor é a energia cinética máxima possível do fotoelétron. A equação, que Einstein determinou, diz (energia cinética máxima do elétron) = (energia do pacote de energia de luz incidente) menos (a função de trabalho).
Por exemplo, a energia cinética máxima do elétron é: 2,99 eV - 2,75 eV = 0,24 eV.
Publicado pela primeira vez em 1998, Richard Gaughan contribuiu para publicações como "Photonics Spectra", "The Scientist" e outras revistas. Ele é o autor de "Gênio acidental: as maiores descobertas por acaso do mundo". Gaughan é bacharel em física pela Universidade de Chicago.