Tærskelfrekvens af Metals

Tærskelfrekvensen for et metal refererer til lysfrekvensen, der vil få en elektron til at løsne sig fra det pågældende metal. Lys under et metals tærskelfrekvens vil ikke skubbe en elektron ud. Lys ved tærskelfrekvensen vil fjerne elektronen uden kinetisk energi. Lys over tærskelfrekvensen vil skubbe ud en elektron med en vis kinetisk energi. Disse tendenser kaldes den fotoelektriske effekt.

Den fotoelektriske effekt

Den fotoelektriske effekt beskriver den måde, hvorpå frekvensen af ​​indfaldende lys bestemmer, om et atom frigiver en elektron. Heinrich Hertz observerede oprindeligt denne effekt i 1886. Disse observationer modsvarede hypotesen om, at lysets intensitet ville direkte korrelere med, om et metal frigjorde en elektron. Metaller frigivet elektroner selv med lav intensitet lys. I stedet øgedes intensiteten af ​​lyset antallet af udstrålede elektroner. Forøgelse af frekvensen gav elektronerne mere kinetisk energi. Senere hjalp Albert Einstein til at forstå disse observationer. Han teoretiserede, at lyset bærer en anden mængde energi baseret på dens frekvens, og at denne energi kvantiseres i partikler kaldet fotoner.

Tærskelfrekvens

Tærskelfrekvensen er lysfrekvensen, der bærer tilstrækkelig energi til at fjerne en elektron fra et atom. Denne energi er helt forbrugt i processen (se Referencer 5). Derfor får elektronen ingen kinetisk energi ved tærskelfrekvensen, og den frigives ikke fra atomet. I stedet skal lyset have lidt mere energi end det der er til stede ved tærskelfrekvensen for at give en elektronkinetisk energi.

Arbejdsfunktionen

Arbejdsfunktionen er en måde at beskrive mængde energi givet til en elektron ved tærskelfrekvensen. Arbejdsfunktionen er lig med tærskelfrekvens tider Planck konstant. Plancks konstant er proportionalitetskonstanten, der relaterer en fotones frekvens til sin energi. Derfor er konstanten forpligtet til at konvertere mellem de to mængder. Plancks konstant er lig med ca. 4,14 x 10 ^ -15 elektron volt-sekunder. Arbejdsfunktionens enheder er elektronvolt. Én elektronvolt er den energi, der er nødvendig for at flytte en elektron over en potentiel forskel på en volt. Forskellige metaller har karakteristiske arbejdsfunktioner og derfor karakteristiske tærskelfrekvenser. For eksempel har aluminium en arbejdsfunktion på 4,08 eV, mens kalium har en arbejdsfunktion på 2,3 eV.

Variationer i arbejdsfunktioner og tærskelfrekvens

Nogle materialer har en række forskellige arbejdsfunktioner . Dette skyldes arbejdets funktion energi af et metal afhængigt af placeringen af ​​elektronen i det pågældende metal. Den præcise form af overfladen af ​​et metal bestemmer præcis, hvor og hvordan elektroner bevæger sig i metalmet. Derfor kan tærskelfrekvensen og arbejdsfunktionen variere. For eksempel kan sølvets arbejdsfunktion variere fra 3,0 til 4,75 eV.