アインシュタインの光電方程式:
方程式は、放出された電子の運動エネルギー(KE)は、入射光子(hν)から金属の作業関数(φ)を差し引いたエネルギーに等しいことを示しています。
ke =hν -φ
どこ:
* ke: 放出された電子の運動エネルギー
* H: Planckの定数(6.63×10⁻³⁴J・s)
* ν: 入射放射の頻度
* φ: 金属の作業関数(金属表面から電子を除去するために必要な最小エネルギー)
説明:
1。作業機能: 作業関数(φ)は、電子を金属に結合するエネルギーを表します。それは各金属に特定の値です。
2。光子エネルギー: 光子のエネルギーは、その周波数に直接比例します(e =hν)。
3。しきい値周波数: 電子を放射するには、光子のエネルギー(Hν)が作業関数(φ)以上でなければなりません。これは、光の強度に関係なく、最小の周波数(ν₀)があることを意味します。これは、しきい値周波数として知られています 。
頻度が重要な理由:
* しきい値周波数: 入射放射の周波数がしきい値周波数(ν<ν₀)よりも少ない場合、光子のエネルギーは作業関数を克服するには不十分です。その結果、光強度が高い場合でも、電子は放出されません。
* しきい値周波数: 周波数がしきい値周波数(ν=ν₀)に達すると、光子のエネルギーは作業関数に正確に等しくなります。電子は放出されますが、運動エネルギーはゼロです(KE =0)。
* しきい値周波数: 周波数がしきい値周波数(ν>ν₀)よりも高い場合、光子は作業関数を克服し、放出された電子に追加の運動エネルギーを提供するのに十分なエネルギーを持っています。周波数が高いほど、放出された電子の運動エネルギーが大きくなります。
結論:
アインシュタイン光電気方程式は、入射光子のエネルギーと金属の作業関数との間に直接的な関係を確立するため、光電効果の周波数依存性を説明しています。方程式は、光子のエネルギーが金属の結合エネルギーを克服するのに十分である場合にのみ、電子が放出されることをエレガントに示しています。これは、光の周波数に直接結び付けられています。