Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne - strona 3

pomiędzy fotonem, a uwięzionym w metalu elektronem można sobie wyobrazić jak oddziaływanie pomiędzy bilami do gry w bilard. Jeżeli foton ma wystarczająco dużą częstotliwość, by pokonać pracę wyjścia, to zjawisko zajdzie natychmiast. Jeżeli natomiast częstotliwość fotonu jest zbyt mała, to zjawisko fotoelektryczne nie zajdzie w ogóle.
Zjawisko fotoelektrektryczne zewnętrzne - obraz

Źródło: Monika Pilch

Na rysunku przedstawiono proces przekazywania energii przez foton uwięzionym w metalu elektronom. Energia fotonu (Ef) zostaje najpierw zamieniona na pokonanie pracy wyjścia (W), a następnie ewentualną nadwyżkę energii otrzymują elektrony w postaci energii kinetycznej (Ek). Bilans energetyczny zjawiska fotoelektrycznego ma więc postać:

E _{f} =W+E _{k}
 
Energia fotonu oraz energia kinetyczna elektronu są odpowiednio równe:

E _{f} =h\nu 

E _{k}  = \frac{m _{e}v ^{2}  }{2} , więc zasadę zachowania energii dla fotoefektu można również wyrazić:

h\nu=W+ \frac{m _{e}v ^{2}  }{2}   - jest to tzw. równanie Einsteina-Millikana.

gdzie: me = 9,1•10-31kg – masa elektronu, v – prędkość elektronu.

Zjawisko fotoelektryczne – przykład.

Praca wyjścia elektronu z platyny wynosi 9•10-19J. Na powierzchnię tego metalu pada foton o długości fali 150nm. Jaka jest maksymalna szybkość wybitych elektronów?

Dane:                                           Szukane:
W =  9•10-19J                                    v = ?
λ = 150nm = 150•10-9m
me = 9,1•10-31kg
h = 6,63•10-34J•s
c = 3•108m/s – prędkość światła w próżni

Rozwiązanie:

h\nu=W+ \frac{m _{e}v ^{2}  }{2}
 
Ponieważ  \nu= \frac{c}{ \lambda } , to:

 \frac{hc}{ \lambda } =W+ \frac{m _{e} v ^{2} }{2}
 
Po prostych przekształceniach otrzymamy:

v= \sqrt{ \frac{2}{m _{e}\left( \frac{hc}{ \lambda } -W\right) } }

v= \sqrt{ \frac{2}{9,1 \cdot 10 ^{-31}kg }\left( \frac{6,63 \cdot 10 ^{-34} J \cdot s \cdot 3 \cdot 10 ^{8} \frac{m}{s}  }{150 \cdot 10 ^{-9}m }-9 \cdot 10 ^{-19}J\right)   }

v \approx 0,9 \cdot 10 ^{6}  \frac{m}{s}

Komentarze (4)
Wynik działania 5 + 5 =
friza
2020-03-16 10:02:15
enauczanie wole oglodac friza
Slax
2019-11-11 10:59:31
@dobry fizyk Natężenie fali to ilość energii przypadająca na jednostkę powierzchni czołowej fali. Coś w rodzaju gęstości energii. Gdzie tu widzisz powierzchnię w tym zjawisku? Może masz na myśli przekrój elektronu "trafionego" fotonem?!
dobry fizyk
2019-03-28 08:35:19
Energia kinetyczna uwolnionych elektronów właśnie zależy od natężenia fali, poniewaz odnosi sie do okresu fali ktory to odwołuje sie natężenia. Autor powinien poprawic tekst ://
Adam
2019-03-28 08:32:37
superancko :D
Ostatnio komentowane
Uważam że Rząd Pis dąży do stworzenia takiego modelu Państwa Polskiego .
adam • 2020-12-04 18:12:49
xd
księżniczkaxd • 2020-12-04 17:59:34
.
. • 2020-12-04 14:42:13
xd
xddd • 2020-12-04 10:14:31
frrgh
sadsd • 2020-12-04 09:25:33