Lävisagedus vs tööfunktsioon
Tööfunktsioon ja lävisagedus on kaks fotoelektrilise efektiga seotud terminit. Fotoelektriline efekt on laialdaselt kasutatav eksperiment lainete osakeste olemuse demonstreerimiseks. Selles artiklis arutame, mis on fotoelektriline efekt, mis on tööfunktsioon ja lävisagedus, nende rakendusi, tööfunktsiooni ja lävisageduse sarnasusi ja erinevusi.
Mis on lävisagedus?
Lävisageduse mõiste õigeks mõistmiseks tuleb kõigepe alt mõista fotoelektrilist efekti. Fotoelektriline efekt on elektronide väljapaiskumise protsess metallist langeva elektromagnetilise kiirguse korral. Fotoelektrilist efekti kirjeldas esmakordselt õigesti Albert Einstein. Valguse laineteooria ei suutnud kirjeldada enamikku fotoelektrilise efekti vaatlustest. Langevate lainete jaoks on olemas lävisagedus. See näitab, et hoolimata sellest, kui intensiivsed on elektromagnetlained, ei paisku elektrone välja, kui neil pole nõutavat sagedust. Ajaline viivitus valguse langemise ja elektronide väljutamise vahel on umbes tuhandik laineteooria järgi arvutatud väärtusest. Kui tekib lävisagedust ületav valgus, sõltub kiiratavate elektronide arv valguse intensiivsusest. Väljapaisatud elektronide maksimaalne kineetiline energia sõltus langeva valguse sagedusest. See viis valguse footoniteooria järelduseni. See tähendab, et valgus käitub ainega suheldes osakestena. Valgus tuleb väikeste energiapakettidena, mida nimetatakse footoniteks. Footoni energia sõltub ainult footoni sagedusest. Seda saab saada valemiga E=h f, kus E on footoni energia, h on Planki konstant ja f on laine sagedus. Iga süsteem suudab absorbeerida või eraldada ainult teatud koguses energiat. Vaatlused näitasid, et elektron neelab footoni ainult siis, kui footoni energiast piisab elektroni stabiilsesse olekusse viimiseks. Lävisagedust tähistatakse terminiga ft
Mis on tööfunktsioon?
Metalli tööfunktsioon on metalli lävisagedusele vastav energia. Tööfunktsiooni tähistatakse tavaliselt kreeka tähega φ. Albert Einstein kasutas fotoelektrilise efekti kirjeldamiseks metalli tööfunktsiooni. Väljapaisatud elektronide maksimaalne kineetiline energia sõltus langeva footoni sagedusest ja tööfunktsioonist. K. E.max=hf – φ. Metalli tööfunktsiooni võib tõlgendada kui minimaalset sidemeenergiat või pinnaelektronide sideme energiat. Kui langevate footonite energia on võrdne tööfunktsiooniga, on vabanenud elektronide kineetiline energia null.
Mis vahe on tööfunktsioonil ja lävisagedusel?
• Tööfunktsiooni mõõdetakse džaulides või elektronvoltides, kuid lävisagedust mõõdetakse hertsides.
• Tööfunktsiooni saab otse rakendada fotoelektrilise efekti Einsteini võrrandile. Lävisageduse rakendamiseks tuleb sagedus korrutada plankkonstandiga, et saada vastav energia.
