Efeito fotoelétrico

O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons da superfície de um metal quando a luz de frequência suficiente o atinge. Einstein explicou a observação com um modelo de fótons: cada fóton carrega energia igual à constante de Planck vezes a sua frequência, e o elétron que deixa o metal guarda o que resta depois de pagar a função trabalho. Esta calculadora do efeito fotoelétrico aceita a frequência do fóton incidente em hertz e a função trabalho do material em joules, e devolve a energia cinética máxima dos elétrons ejetados pela equação de Einstein K_max igual a h f menos phi, com a constante de Planck SI exata de 2019. Quando a energia do fóton fica abaixo da função trabalho, nenhum elétron é ejetado e a energia cinética máxima é informada como zero, não como um resto negativo.

O que a equação fotoelétrica de Einstein significa e o que a resposta contém

O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons de um metal ou de outra superfície condensada quando chega radiação eletromagnética de frequência suficientemente alta. A teoria ondulatória clássica previa que uma fonte fraca acabaria ejetando elétrons se a intensidade fosse integrada por tempo bastante, e que a energia cinética deveria crescer com o brilho.

Os experimentos mostraram o contrário: abaixo de uma frequência de limiar que depende do material nada é ejetado por mais intenso que seja o feixe, e acima desse limiar a energia cinética máxima dos fotoelétrons cresce com a frequência, não com a intensidade. O quadro fotônico de Einstein de 1905 explica esses fatos com um único balanço linear de energia. Um fóton de frequência f carrega energia h f, em que h é a constante de Planck.

Um elétron ligado na superfície precisa gastar pelo menos a função trabalho phi para escapar. Qualquer excedente vira energia cinética, de modo que os elétrons mais rápidos saem com K_max igual a h f menos phi. A intensidade só muda quantos fótons chegam por segundo, e portanto quantos elétrons saem, não a energia de cada fóton.

Esta calculadora devolve essa energia cinética máxima em joules, a energia do fóton h f, a função trabalho que você informou, a frequência de limiar phi sobre h, os acompanhantes em elétron-volts dessas energias, e um booleano ejected que é verdadeiro quando h f é pelo menos phi. As constantes embutidas são os valores SI exatos de 2019: h vale 6.62607015 vezes dez elevado a menos trinta e quatro joules-segundo, e a carga elementar usada na reescrita em elétron-volts é 1.602176634 vezes dez elevado a menos dezenove coulombs.

Contrato de entrada, unidades e como K_max permanece reproduzível

Deve ser um número finito não negativo. Converta um valor de livro em elétron-volts multiplicando pela carga elementar 1.602176634 vezes dez elevado a menos dezenove coulombs, de modo que 2.3 eV vira cerca de 3.685 vezes dez elevado a menos dezenove joules. Converta terahertz em hertz multiplicando por dez elevado a doze, de modo que 500 THz vira 5 vezes 10 elevado a 14 hertz.

Sinais de mais opcionais no início e notação científica em textos numéricos são permitidos quando se interpretam como decimais finitos; espaços embutidos, prefixos hexadecimais e símbolos não numéricos são rejeitados para que uma célula ruim não se transforme em uma energia cinética errada. Magnitudes acima dos tetos documentados de frequência e função trabalho são rejeitadas para que um estouro não vire Infinity em silêncio.

O cálculo multiplica a constante de Planck SI 2019 exata pela frequência, subtrai a função trabalho e recorta um resto negativo a zero para que a energia cinética máxima publicada nunca seja um joule negativo não físico. A validação que falha não é cobrada.

Onde uma calculadora do efeito fotoelétrico ganha o seu lugar

Os estudantes encontram o efeito fotoelétrico quando um livro passa das ondas clássicas para os fótons, quando um problema de concurso pede K_max a partir de uma frequência e de uma função trabalho, ou quando precisam decidir se uma cor de luz consegue ejetar elétrons do sódio, do potássio ou do césio. Professores podem pré-gerar gabaritos para entradas SI modestas sem confiar em aplicativos opacos que trocam em silêncio joules por elétron-volts ou omitem a notação científica.

Desenvolvedores semeiam vetores de teste determinísticos para módulos quânticos ou de estado sólido, normalizam a frequência digitada pelo usuário antes de uma demonstração fotoelétrica, ou satisfazem enunciados de programação que exigem a energia cinética máxima em vez de uma constante eletrônica improvisada. Ferramentas de produto e de educação usam a fórmula quando um aprendiz digita uma frequência em hertz e uma função trabalho em joules e a interface precisa mostrar K_max ao lado da frequência de limiar e de uma bandeira ejected.

Combine-a com um conversor de energia de fóton ou uma ferramenta de comprimento de onda a partir da frequência quando precisar de passos ópticos relacionados, e mantenha a função trabalho em joules para que os campos de energia cinética publicados fiquem em joules sem uma conversão de unidades oculta.