Drempelfrequentie versus werkfunctie
Werkfunctie en drempelfrequentie zijn twee termen die verband houden met het foto-elektrisch effect. Het foto-elektrisch effect is een veelgebruikt experiment om de deeltjesaard van golven aan te tonen. In dit artikel gaan we bespreken wat foto-elektrisch effect is, wat werkfunctie en drempelfrequentie zijn, hun toepassingen, de overeenkomsten en verschillen tussen werkfunctie en drempelfrequentie.
Wat is drempelfrequentie?
Om het concept van drempelfrequentie goed te begrijpen, moet men eerst het foto-elektrisch effect begrijpen. Foto-elektrisch effect is het proces van het uitwerpen van een elektron uit een metaal in het geval van invallende elektromagnetische straling. Het foto-elektrisch effect werd voor het eerst goed beschreven door Albert Einstein. De golftheorie van licht kon de meeste waarnemingen van het foto-elektrisch effect niet beschrijven. Er is een drempelfrequentie voor de invallende golven. Dit geeft aan dat, hoe intens de elektromagnetische golven ook zijn, elektronen niet worden uitgestoten tenzij ze de vereiste frequentie hebben. De tijdsvertraging tussen het invallen van licht en het uitwerpen van elektronen is ongeveer een duizendste van de uit de golftheorie berekende waarde. Wanneer licht wordt geproduceerd dat de drempelfrequentie overschrijdt, hangt het aantal uitgezonden elektronen af van de intensiteit van het licht. De maximale kinetische energie van de uitgestoten elektronen was afhankelijk van de frequentie van het invallende licht. Dit leidde tot de conclusie van de fotonentheorie van het licht. Dit betekent dat het licht zich gedraagt als deeltjes bij interactie met materie. Het licht komt als kleine pakketjes energie die fotonen worden genoemd. De energie van het foton hangt alleen af van de frequentie van het foton. Dit kan worden verkregen met behulp van de formule E=h f, waarbij E de energie van het foton is, h de plankconstante is en f de frequentie van de golf is. Elk systeem kan alleen bepaalde hoeveelheden energie absorberen of uitstoten. De waarnemingen toonden aan dat het elektron het foton alleen zal absorberen als de energie van het foton voldoende is om het elektron in een stabiele toestand te brengen. De drempelfrequentie wordt aangeduid met de term ft
Wat is werkfunctie?
De werkfunctie van een metaal is de energie die overeenkomt met de drempelfrequentie van het metaal. De werkfunctie wordt meestal aangeduid met de Griekse letter φ. Albert Einstein gebruikte de werkfunctie van een metaal om het foto-elektrisch effect te beschrijven. De maximale kinetische energie van de uitgestoten elektronen was afhankelijk van de frequentie van het invallende foton en de werkfunctie. K. E.max=hf – φ. De werkfunctie van een metaal kan worden geïnterpreteerd als de minimale bindingsenergie of de bindingsenergie van de oppervlakte-elektronen. Als de energie van de invallende fotonen gelijk is aan de werkfunctie, is de kinetische energie van de vrijgekomen elektronen nul.
Wat is het verschil tussen werkfunctie en drempelfrequentie?
• De werkfunctie wordt gemeten in joule of elektronvolt, maar de drempelfrequentie wordt gemeten in hertz.
• De werkfunctie kan direct worden toegepast op de Einstein-vergelijking van het foto-elektrisch effect. Om de drempelfrequentie toe te passen, moet de frequentie worden vermenigvuldigd met de plankconstante om de bijbehorende energie te verkrijgen.
