De Einstein -foto -elektrische vergelijking legt prachtig uit waarom elektronen alleen uit een metaal worden uitgestoten wanneer de frequentie van invallende straling een bepaalde drempelwaarde overschrijdt. Hier is een uitsplitsing:

Einstein's foto -elektrische vergelijking:

De vergelijking stelt dat de kinetische energie (KE) van een uitgestraald elektron gelijk is aan de energie van het invallende foton (Hν) minus de werkfunctie (φ) van het metaal:

ke =hν - φ

Waar:

* ke: Kinetische energie van het uitgezonden elektron

* h: Planck's constante (6.63 × 10⁻³⁴ j · s)

* ν: Frequentie van de invallende straling

* φ: Werkfunctie van het metaal (de minimale energie die nodig is om een ​​elektron uit het metaaloppervlak te verwijderen)

Verklaring:

1. Werkfunctie: De werkfunctie (φ) vertegenwoordigt de energie die een elektron aan het metaal bindt. Het is een specifieke waarde voor elk metaal.

2. fotonenergie: De energie van een foton is recht evenredig met de frequentie ervan (E =Hν).

3. Drempelfrequentie: Om een ​​elektron te laten uitlaten, moet de energie van het foton (Hν) groter zijn dan of gelijk zijn aan de werkfunctie (φ). Dit betekent dat er een minimale frequentie (ν₀) is waaronder geen elektronen worden uitgestoten, ongeacht de intensiteit van het licht. Dit staat bekend als de drempelfrequentie .

Waarom frequentie ertoe doet:

* Hieronder drempelfrequentie: Als de frequentie van de invallende straling minder is dan de drempelfrequentie (ν <ν₀), is de energie van het foton onvoldoende om de werkfunctie te overwinnen. Bijgevolg worden er geen elektronen uitgezonden, zelfs als de lichtintensiteit hoog is.

* bij drempelfrequentie: Wanneer de frequentie de drempelfrequentie bereikt (ν =ν₀), is de energie van het foton exact gelijk aan de werkfunctie. Elektronen worden uitgezonden, maar ze hebben nul kinetische energie (KE =0).

* hierboven drempelfrequentie: Als de frequentie hoger is dan de drempelfrequentie (ν> ν₀), heeft het foton voldoende energie om de werkfunctie te overwinnen en extra kinetische energie te bieden aan het uitgezonden elektron. Hoe hoger de frequentie, hoe groter de kinetische energie van de uitgezonden elektronen.

Conclusie:

De Einstein -foto -elektrische vergelijking verklaart de frequentieafhankelijkheid van het foto -elektrische effect omdat het een directe relatie tot stand brengt tussen de energie van het invallende foton en de werkfunctie van het metaal. De vergelijking toont elegant aan dat elektronen alleen worden uitgeworpen wanneer de energie van het foton voldoende is om de bindende energie van het metaal te overwinnen, die direct is gebonden aan de frequentie van het licht.