Cómo encontrar la máxima energía cinética de un fotoelectrón

Físico teórico Albert Einstein fue galardonado con el Premio Nobel para desentrañar el misterio de la energía cinética de los fotoelectrones. Su explicación al revés física. Él encontró que la energía llevada por la luz no depende de su intensidad o brillo--por lo menos no de la manera que los físicos de la época. El creó la ecuación es simple. Puede duplicar el trabajo de Einstein en unos pocos pasos.

Instrucciones

• Determinar la longitud de onda de la luz incidente. Fotoelectrones son expulsados de un material cuando la luz es incidente en la superficie. Diferentes longitudes de onda se traducirá en la energía cinética máxima.

Por ejemplo, usted podría elegir una longitud de onda de 415 nanómetros (un nanómetro es una milmillonésima de un metro).

• Calcular la frecuencia de la luz. La frecuencia de una onda es igual a la velocidad dividida por su longitud de onda. Para la luz, la velocidad es de 300 millones de metros por segundo, o 3 x 10 ^ 8 metros por segundo.

Para el problema del ejemplo, la velocidad dividida por la longitud de onda es

3 x 10 ^ 8 / 415 x 10 ^ -9 = 7.23 x 10 ^ 14 hertzios.

La energía de la luz es determinada por su longitud de onda, su color.

Calcular la energía de la luz. Gran avance de Einstein fue determinante que la luz vino en pequeños paquetitos de energía; la energía de los paquetes fue proporcional a la frecuencia. La constante de proporcionalidad es un número llamado constante de Planck, que es de 4.136 x 10 ^-15 eV-segundos. Así, la energía de un paquete de luz es igual a la constante de Planck x la frecuencia.

La energía de quanta ligeros para el problema del ejemplo es

(4.136 x 10 ^ -15) x (7.23 x 10 ^ 14) = 2,99 eV.

• Ver la función trabajo del material. La función de trabajo es la cantidad de energía requerida para quitar un electrón de la superficie de un material.

Por ejemplo, seleccione sodio, que tiene una función de trabajo de 2,75 eV.

• Calcular el exceso de energía por la luz. Este valor es la máxima energía posible de la cinética del fotoelectrón. La ecuación de Einstein determina, dice

(energía cinética máxima del electrón) = (energía del paquete de energía de la luz incidente) menos (la función de trabajo).

Por ejemplo, la energía cinética máxima del electrón es:

2,99 eV-eV 2,75 = 0,24 eV.

Consejos y advertencias

  • La función de trabajo para la mayoría de los materiales es lo suficientemente grande como para que la luz necesaria para generar fotoelectrones es en la región ultravioleta del espectro electromagnético.

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