Sliekšņa biežums pret darba funkciju
Darba funkcija un sliekšņa frekvence ir divi termini, kas saistīti ar fotoelektrisko efektu. Fotoelektriskais efekts ir plaši izmantots eksperiments, lai parādītu viļņu daļiņu raksturu. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir fotoelektriskais efekts, kas ir darba funkcija un sliekšņa frekvence, to pielietojums, līdzības un atšķirības starp darba funkciju un sliekšņa frekvenci.
Kas ir sliekšņa frekvence?
Lai pareizi saprastu sliekšņa frekvences jēdzienu, vispirms ir jāsaprot fotoelektriskais efekts. Fotoelektriskais efekts ir elektronu izgrūšanas process no metāla krītoša elektromagnētiskā starojuma gadījumā. Fotoelektrisko efektu vispirms pareizi aprakstīja Alberts Einšteins. Gaismas viļņu teorija nespēja aprakstīt lielāko daļu fotoelektriskā efekta novērojumu. Krītošajiem viļņiem ir noteikta sliekšņa frekvence. Tas norāda, ka neatkarīgi no tā, cik intensīvi ir elektromagnētiskie viļņi, elektroni netiks izmesti, ja vien tiem nav vajadzīgās frekvences. Laika aizkave starp gaismas iekļūšanu un elektronu izmešanu ir aptuveni tūkstošdaļa no vērtības, kas aprēķināta pēc viļņu teorijas. Kad tiek ražota gaisma, kas pārsniedz sliekšņa frekvenci, emitēto elektronu skaits ir atkarīgs no gaismas intensitātes. Izmesto elektronu maksimālā kinētiskā enerģija bija atkarīga no krītošās gaismas frekvences. Tas noveda pie secinājuma par gaismas fotonu teoriju. Tas nozīmē, ka gaisma, mijiedarbojoties ar vielu, uzvedas kā daļiņas. Gaisma nāk kā mazas enerģijas paketes, ko sauc par fotoniem. Fotona enerģija ir atkarīga tikai no fotona frekvences. To var iegūt, izmantojot formulu E=h f, kur E ir fotona enerģija, h ir Planka konstante un f ir viļņa frekvence. Jebkura sistēma var absorbēt vai izstarot tikai noteiktu enerģijas daudzumu. Novērojumi parādīja, ka elektrons absorbēs fotonu tikai tad, ja fotona enerģija ir pietiekama, lai elektrons nonāktu stabilā stāvoklī. Sliekšņa frekvence tiek apzīmēta ar terminu ft
Kas ir darba funkcija?
Metāla darba funkcija ir enerģija, kas atbilst metāla sliekšņa frekvencei. Darba funkciju parasti apzīmē ar grieķu burtu φ. Alberts Einšteins izmantoja metāla darba funkciju, lai aprakstītu fotoelektrisko efektu. Izmesto elektronu maksimālā kinētiskā enerģija bija atkarīga no krītošā fotona frekvences un darba funkcijas. K. E.max=hf – φ. Metāla darba funkciju var interpretēt kā minimālo saites enerģiju vai virsmas elektronu saites enerģiju. Ja krītošo fotonu enerģija ir vienāda ar darba funkciju, atbrīvoto elektronu kinētiskā enerģija būs nulle.
Kāda ir atšķirība starp darba funkciju un sliekšņa frekvenci?
• Darba funkciju mēra džoulos vai elektronvoltos, bet sliekšņa frekvenci mēra hercos.
• Darba funkciju var tieši pielietot fotoelektriskā efekta Einšteina vienādojumam. Lai piemērotu sliekšņa frekvenci, frekvence jāreizina ar plank konstanti, lai iegūtu atbilstošo enerģiju.
