De drempelfrequentie van een metaal verwijst naar de frequentie van het licht waardoor een elektron uit dat metaal zal loskomen. Licht onder de drempelfrequentie van een metaal zal geen elektron uitwerpen. Licht op de drempelfrequentie zal het elektron doen loskomen zonder kinetische energie. Licht boven de drempelfrequentie werpt een elektron uit met enige kinetische energie. Deze trends staan ​​bekend als het foto-elektrische effect.

Het foto-elektrische effect

Het foto-elektrische effect beschrijft de manier waarop de frequentie van het invallende licht bepaalt of een atoom een ​​elektron afgeeft. Heinrich Hertz heeft dit effect oorspronkelijk waargenomen in 1886. Deze waarnemingen contrasteerden met de hypothese dat de intensiteit van het licht direct zou correleren met de vraag of een metaal een elektron vrijmaakte. Metalen brachten elektronen vrij, zelfs met licht met een lage intensiteit. In plaats daarvan verhoogde het verhogen van de intensiteit van het licht het aantal geëmitteerde elektronen. Toename van de frequentie gaf de elektronen meer kinetische energie. Later hielp Albert Einstein deze waarnemingen te begrijpen. Hij theoretiseerde dat licht een verschillende hoeveelheid energie draagt ​​op basis van de frequentie ervan, en dat deze energie wordt gekwantiseerd in deeltjes die fotonen worden genoemd.

Drempelwaarde frequentie

De drempelfrequentie is de frequentie van het licht dat wordt genoeg energie om een ​​elektron van een atoom los te maken. Deze energie wordt volledig verbruikt in het proces (zie referenties 5). Daarom krijgt het elektron geen kinetische energie bij de drempelfrequentie en wordt het niet vrijgegeven van het atoom. In plaats daarvan moet licht iets meer energie hebben dan dat wat aanwezig is op de drempelfrequentie om een ​​elektronen kinetische energie te geven.

De werkfunctie

De werkfunctie is een manier om de hoeveelheid energie gegeven aan een elektron op de drempelfrequentie. De werkfunctie is gelijk aan de drempelfrequentie maal de constante van Planck. De constante van Planck is de proportionaliteitsconstante die de frequentie van een foton relateert aan zijn energie. Daarom is de constante vereist om tussen de twee grootheden te converteren. De constante van Planck is gelijk aan ongeveer 4,14 x 10 ^ -15 elektronvolt seconden. De eenheden van de werkfunctie zijn elektronvolts. Eén elektronvolt is de energie die nodig is om een ​​elektron over een potentiaalverschil van één volt te laten bewegen. Verschillende metalen hebben kenmerkende werkfuncties en daarom karakteristieke drempelfrequenties. Aluminium heeft bijvoorbeeld een werkfunctie van 4,08 eV, terwijl kalium een ​​werkfunctie heeft van 2,3 eV.

Variaties in werkfuncties en drempelfrequentie

Sommige materialen hebben een reeks verschillende werkfuncties. . Dit komt door de werkfunctie-energie van een metaal, afhankelijk van de positie van het elektron in dat metaal. De precieze vorm van het oppervlak van een metaal bepaalt precies waar en hoe elektronen in het metaal bewegen. Daarom kunnen de drempelfrequentie en de werkfunctie variëren. De werkfunctie van zilver kan bijvoorbeeld variëren van 3,0 tot 4,75 eV.