Physicien théorique Albert Einstein a reçu son prix Nobel pour élucider le mystère de l'énergie cinétique des photoélectrons. Son explication tourna la physique à l'envers. Il a constaté que l'énergie transportée par la lumière ne dépendait pas de son intensité ou la luminosité - au moins pas de la manière que les physiciens à l'époque compris. L'équation qu'il a créé est simple. Vous pouvez dupliquer les travaux d'Einstein en quelques étapes.
Instructions
1 Déterminer la longueur d'onde de la lumière incidente. Photoélectrons sont éjectés à partir d'un matériau quand la lumière est incidente sur la surface. Différentes longueurs d'onde se traduira par différentes énergie cinétique maximale.
Par exemple, vous pouvez choisir une longueur d'onde de 415 nanomètres (un nanomètre est un milliardième de mètre).
2 Calculer la fréquence de la lumière. La fréquence d'une onde est égale à sa vitesse divisée par sa longueur d'onde. Pour la lumière, la vitesse est de 300 millions de mètres par seconde, soit 3 x 10 ^ 8 mètres par seconde.
Pour le problème d'exemple, la vitesse divisée par la longueur d'onde est
3 x 10 ^ 8/415 x 10 ^ -9 = 7,23 x 10 ^ 14 Hertz.
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Calculer l'énergie de la lumière. grande percée d'Einstein a été déterminé que la lumière est venue dans de minuscules paquets d'énergie peu; l'énergie de ces paquets est proportionnel à la fréquence. La constante de proportionnalité est un nombre appelé constante de Planck, qui est 4.136 x 10 ^ -15 eV secondes. Ainsi, l'énergie d'un paquet de lumière est égale à la constante de Planck x la fréquence.
L'énergie du quanta de lumière pour le problème exemple est
(4.136 x 10 ^ -15) x (7,23 x 10 ^ 14) = 2,99 eV.
4 Consulter la fonction de travail de la matière. La fonction de travail est la quantité d'énergie nécessaire pour arracher un électron lâche de la surface d'un matériau.
Pour l'exemple, sélectionnez sodium, qui a une fonction de travail de 2,75 eV.
5 Calculer l'excès d'énergie portée par la lumière. Cette valeur est la possible l'énergie cinétique maximale du photoélectron. L'équation, qui a déterminé Einstein, dit
(Maximum l'énergie cinétique de électrons) = (énergie du paquet d'énergie de la lumière incidente) moins (la fonction de travail).
Pour l'exemple, l'énergie cinétique maximale de l'électron est la suivante:
2,99 eV - 2,75 eV = 0,24 eV.
Conseils et avertissements
- La fonction de travail pour la plupart des matériaux est assez grande que la lumière requise pour générer des photoélectrons se trouve dans la région ultraviolette du spectre électromagnétique.