Effetto fotoelettrico

L'effetto fotoelettrico è l'emissione di elettroni dalla superficie di un metallo quando la colpisce luce di frequenza sufficiente. Einstein spiegò l'osservazione con un modello a fotoni: ciascun fotone trasporta un'energia pari alla costante di Planck per la sua frequenza, e l'elettrone che lascia il metallo conserva quanto resta dopo aver pagato la funzione di lavoro. Questo calcolatore dell'effetto fotoelettrico accetta la frequenza del fotone incidente in hertz e la funzione di lavoro del materiale in joule, poi restituisce l'energia cinetica massima degli elettroni emessi secondo l'equazione di Einstein K_max uguale a h f meno phi, con la costante di Planck SI esatta del 2019. Quando l'energia del fotone sta sotto la funzione di lavoro non vengono emessi elettroni e l'energia cinetica massima è indicata come zero, non come un resto negativo.

Che cosa significa l'equazione fotoelettrica di Einstein e che cosa contiene la risposta

L'effetto fotoelettrico è l'emissione di elettroni da un metallo o da un'altra superficie condensata quando arriva radiazione elettromagnetica di frequenza abbastanza alta. La teoria ondulatoria classica prevedeva che una sorgente debole avrebbe finito per espellere elettroni se l'intensità fosse stata integrata a lungo, e che l'energia cinetica dovesse crescere con la luminosità.

Gli esperimenti mostrarono l'opposto: sotto una frequenza di soglia che dipende dal materiale non si emette nulla per quanto intenso sia il fascio, e sopra quella soglia l'energia cinetica massima dei fotoelettroni cresce con la frequenza, non con l'intensità. Il quadro fotonico di Einstein del 1905 rende conto di quei fatti con un unico bilancio lineare di energia. Un fotone di frequenza f trasporta energia h f, dove h è la costante di Planck.

Un elettrone legato alla superficie deve spendere almeno la funzione di lavoro phi per fuggire. Ogni surplus diventa energia cinetica, così gli elettroni più veloci partono con K_max uguale a h f meno phi. L'intensità cambia solo quanti fotoni arrivano al secondo, e quindi quanti elettroni partono, non l'energia di ciascun fotone.

Questo calcolatore restituisce quella energia cinetica massima in joule, l'energia del fotone h f, la funzione di lavoro che Lei ha indicato, la frequenza di soglia phi su h, i compagni in elettronvolt di quelle energie, e un booleano ejected che è vero quando h f è almeno phi. Le costanti incorporate sono i valori SI esatti del 2019: h vale 6.62607015 per dieci alla meno trentaquattro joule-secondo, e la carica elementare usata per la riscrittura in elettronvolt è 1.602176634 per dieci alla meno diciannove coulomb.

Contratto di ingresso, unità e come K_max resta riproducibile

Deve essere un numero finito non negativo. Converta un valore da manuale in elettronvolt moltiplicando per la carica elementare 1.602176634 per dieci alla meno diciannove coulomb, così 2.3 eV diventa circa 3.685 per dieci alla meno diciannove joule. Converta terahertz in hertz moltiplicando per dieci alla dodici, così 500 THz diventa 5 volte 10 alla 14 hertz.

Segni più opzionali in testa e notazione scientifica su stringhe numeriche sono ammessi quando si interpretano come decimali finiti; spazi incorporati, prefissi esadecimali e token non numerici vengono rifiutati perché una cella difettosa non diventi un'energia cinetica sbagliata. Le grandezze sopra i tetti documentati di frequenza e funzione di lavoro vengono rifiutate perché un trabocco non diventi Infinity in silenzio.

Il calcolo moltiplica la costante di Planck SI 2019 esatta per la frequenza, sottrae la funzione di lavoro e ritaglia un resto negativo a zero, così l'energia cinetica massima pubblicata non è mai un joule negativo non fisico. La convalida fallita non viene addebitata.

Dove un calcolatore dell'effetto fotoelettrico merita il proprio posto

Gli studenti incontrano l'effetto fotoelettrico quando un manuale passa dalle onde classiche ai fotoni, quando un problema da concorso chiede K_max da una frequenza e da una funzione di lavoro, o quando devono decidere se un colore di luce può espellere elettroni dal sodio, dal potassio o dal cesio. I docenti possono pre-generare chiavi di risposta per ingressi SI modesti senza fidarsi di applicazioni opache che passano in silenzio dai joule agli elettronvolt o omettono la notazione scientifica.

Gli sviluppatori seminano vettori di prova deterministici per moduli quantistici o dello stato solido, normalizzano la frequenza inserita dall'utente prima di una dimostrazione fotoelettrica, oppure soddisfano enunciati di programmazione che esigono l'energia cinetica massima invece di una costante elettronica improvvisata. Gli strumenti di prodotto e di didattica usano la formula quando un apprendista digita una frequenza in hertz e una funzione di lavoro in joule e l'interfaccia deve mostrare K_max accanto alla frequenza di soglia e a una bandiera ejected.

Lo associ a un convertitore di energia del fotone o a uno strumento di lunghezza d'onda dalla frequenza quando Le servono passi ottici correlati, e tenga la funzione di lavoro in joule affinché i campi di energia cinetica pubblicati restino in joule senza una conversione di unità nascosta.