Küszöbfrekvencia kontra munkafunkció
A munkafunkció és a küszöbfrekvencia a fotoelektromos effektushoz kapcsolódó két kifejezés. A fotoelektromos hatás egy széles körben alkalmazott kísérlet a hullámok részecsketermészetének bemutatására. Ebben a cikkben azt fogjuk megvitatni, hogy mi az a fotoelektromos hatás, mi a munkafüggvény és a küszöbfrekvencia, azok alkalmazásai, a munkafunkció és a küszöbfrekvencia közötti hasonlóságok és különbségek.
Mi a küszöbfrekvencia?
A küszöbfrekvencia fogalmának megfelelő megértéséhez először meg kell érteni a fotoelektromos hatást. A fotoelektromos hatás az a folyamat, amikor beeső elektromágneses sugárzás esetén egy elektron kilökődik egy fémből. A fotoelektromos hatást először Albert Einstein írta le megfelelően. A fény hullámelmélete nem tudta leírni a legtöbb megfigyelést a fotoelektromos hatásról. A beeső hullámoknak van egy küszöbfrekvenciája. Ez azt jelzi, hogy bármilyen erősek is az elektromágneses hullámok, az elektronok nem lökődnek ki, hacsak nem rendelkeznek a szükséges frekvenciával. A fény beesése és az elektronok kilökődése közötti időkésés körülbelül ezredrésze a hullámelméletből számított értéknek. Ha a küszöbfrekvenciát meghaladó fény keletkezik, a kibocsátott elektronok száma a fény intenzitásától függ. A kilökött elektronok maximális kinetikus energiája a beeső fény frekvenciájától függött. Ez vezetett a fény fotonelméletének következtetéséhez. Ez azt jelenti, hogy a fény részecskeként viselkedik, amikor kölcsönhatásba lép az anyaggal. A fény kis energiacsomagokként jön, amelyeket fotonoknak neveznek. A foton energiája csak a foton frekvenciájától függ. Ezt az E=h f képlettel kaphatjuk meg, ahol E a foton energiája, h a Plank állandó és f a hullám frekvenciája. Bármely rendszer csak meghatározott mennyiségű energiát képes elnyelni vagy kibocsátani. A megfigyelések azt mutatták, hogy az elektron csak akkor nyeli el a fotont, ha a foton energiája elegendő ahhoz, hogy az elektront stabil állapotba hozza. A küszöbfrekvenciát az ft kifejezéssel jelöljük
Mi az a munkavégzési funkció?
Egy fém munkafüggvénye a fém küszöbfrekvenciájának megfelelő energia. A munkafüggvényt általában a görög φ betűvel jelöljük. Albert Einstein a fém munkafüggvényét használta a fotoelektromos hatás leírására. A kilökött elektronok maximális kinetikus energiája a beeső foton frekvenciájától és a munkafüggvénytől függött. K. E.max=hf – φ. A fém munkafüggvénye a minimális kötési energiaként vagy a felületi elektronok kötési energiájaként értelmezhető. Ha a beeső fotonok energiája egyenlő a munkafüggvénnyel, akkor a felszabaduló elektronok mozgási energiája nulla lesz.
Mi a különbség a munkafunkció és a küszöbfrekvencia között?
• A munkafüggvény mérése joule-ban vagy elektronvoltban történik, de a küszöbfrekvencia mérése hertzben.
• A munkafüggvény közvetlenül alkalmazható a fotoelektromos hatás Einstein-egyenletére. A küszöbfrekvencia alkalmazásához a frekvenciát meg kell szorozni a plank állandóval, hogy megkapjuk a megfelelő energiát.
