Fisico teorico Albert Einstein è stato assegnato il premio Nobel per dipanare il mistero dell'energia cinetica dei fotoelettroni. La sua spiegazione capovolto fisica. Ha trovato che l'energia trasportata dalla luce non era dipendente da sua intensità o la luminosità..--almeno non nel modo in cui i fisici al momento capiti. L'equazione che ha creato è un semplice. È possibile duplicare il lavoro di Einstein in pochi passi.
Istruzioni
• Determinare la lunghezza d'onda della luce incidente. Fotoelettroni vengono espulsi da un materiale quando luce incide sulla superficie. Diverse lunghezze d'onda si tradurrà in energia cinetica massima diversa.
Ad esempio, si poteva scegliere una lunghezza d'onda di 415 nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro).
• Calcolare la frequenza della luce. La frequenza di un'onda è uguale alla sua velocità diviso per la lunghezza d'onda. Per la luce, la velocità è di 300 milioni di metri al secondo, o 3 x 10 ^ 8 metri al secondo.
Per il problema di esempio, la velocità divisa per la lunghezza d'onda è
3 x 10 ^ 8 / 415 x 10 ^ -9 = 7,23 x 10 ^ 14 Hertz.
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Calcolare l'energia della luce. Grande svolta di Einstein stava determinando che la luce è venuto in piccoli piccoli pacchetti di energia; l'energia di quei pacchetti era proporzionale alla frequenza. La costante di proporzionalità è un numero chiamato costante di Planck, che è 4,136 x 10 ^-15 eV-secondi. Così l'energia di un pacchetto di luce è uguale alla costante di Planck x la frequenza.
L'energia di quantum chiari per il problema di esempio è
(4.136 x 10 ^ -15) x (7,23 x 10 ^ 14) = 2,99 eV.
• Cercare la funzione di lavoro del materiale. La funzione di lavoro è la quantità di energia necessaria per staccare un elettrone sciolto dalla superficie di un materiale.
Per esempio, selezionare sodio, che ha una funzione di lavoro di 2,75 eV.
• Calcolare l'energia in eccesso trasportato dalla luce. Questo valore è la massima energia cinetica del fotoelettronica. L'equazione, che Einstein determinata, dice
(energia cinetica massima degli elettroni) = (energia del pacchetto energia luce incidente) meno (la funzione di lavoro).
Per esempio, massima energia cinetica dell'elettrone è:
2,99 eV-2,75 eV = 0,24 eV.
Consigli & Avvertenze
- La funzione di lavoro per la maggior parte dei materiali è abbastanza grande che la luce necessaria per generare fotoelettroni è nella regione ultravioletta dello spettro elettromagnetico.