Fisika

Einstein se interpretasie vir die foto-elektriese effek


In 1905 het Einstein 'n nuwe teorie vir lig voorgestel met behulp van die foto-elektriese effek om te bewys of sy idees wel korrek was.

Aanvanklik het Planck die konsep van energiekwantisering beperk tot slegs die elektrone in die mure van 'n swartliggaam. Terwyl hy energie uitstraal, versprei dit deur die ruimte, net soos golwe in water versprei. Einstein het op sy beurt voorgestel dat energie gekwantifiseer sou word in gekonsentreerde pakkette wat later genoem sou word fotone.

Einstein fokus sy aandag op die corpuskulêre vorm waarin lig vrygestel en opgeneem word, en nie op die golfvorm soos dit voortplant nie. Hy het aangevoer dat Planck se vereiste dat die energie van die elektromagnetiese golwe wat deur 'n bron vrygestel word, 'n veelvoud van is HF impliseer dit deur van 'n nhf energietoestand te gaan na 'n toestand waarvan die energie was (n-1) hf, sou die bron 'n diskrete pols van elektromagnetiese straling uitstraal met HF.

Dit het aanvanklik aanvaar dat hierdie energiepakket in 'n klein hoeveelheid ruimte geleë sou wees en daar sou bly, terwyl dit vanaf die bron beweeg met die snelheid c, die ligspoed.

Die energie E van die verpakking, of eerder van die foton, hou verband met die frekwensie f volgens die vergelyking:

In die foto-elektriese effek word 'n foton volledig deur die elektron in die fotokatode geabsorbeer. Dus, as dit van die metaaloppervlak vrygestel word, word die elektroniese kinetiese energie gegee deur:

waar:

hf = voorval geabsorbeer foton energie;

w = werk benodig om elektron uit metaal te verwyder.

Sommige elektrone is sterker gebind as ander, sodat in die geval van die swakste binding en geen interne verlies nie, die foto-elektron met die maksimum kinetiese energie opduik, KMax. so:

Waar w0, is die kenmerkende energie van die metaal, genaamd die werkfunksie, die minimum energie wat benodig word vir 'n elektron om die metaaloppervlak oor te steek en die aantrekkingskragte wat dit op die metaal vashou, te ontsnap.

Aangesien KMax= eV0, kan ons die foto-elektriese effekvergelyking herskryf as:

Die beswaar wat KMax Afhangend van die intensiteit van die beligting, stem die fotonteorie ten volle ooreen met die resultate wat eksperimenteel verkry is: die verdubbeling van die ligintensiteit verdubbel eenvoudig die aantal fotone en verdubbel die intensiteit van die elektriese stroom, maar dit verander nie die hf-energie van elke foton nie. .

Wat die bestaan ​​van 'n frekwensiedrempel betref, word hierdie idee maklik uitgeskakel as die maksimum kinetiese energie nul is:

Dit beteken dat 'n foton van frekwensie f0 Dit het presies die energie wat benodig word om foto-elektrone uit te gooi en dus geen oortollige kinetiese energie nie.

Die afwesigheid van vertraging word verklaar deur die feit dat die benodigde krag in gekonsentreerde pakkette voorsien word. In teenstelling met die algemene opvatting is dit nie eweredig oor 'n groot gebied versprei nie, want as daar lig op die katode skyn, sal daar ten minste een foton wees om dit te tref, wat onmiddellik deur 'n atoom opgeneem sal word. en sal die onmiddellike uitstoot van 'n foton veroorsaak.

Laastens sê Einstein se model dat 'n foton met frekwensie f presies die energie hf het, en nie veelvoude van hf. Dit is egter duidelik dat, as ons te make het met n fotone met frekwensie f, die energie op daardie frekwensie nhf sal wees.



Video: Freud Judaism, Cocaine and A Sordid Affair ASMR, Soft-Spoken (Junie 2021).