Threshold Frequency vs Work Function
Arbejdsfunktion og tærskelfrekvens er to udtryk forbundet med den fotoelektriske effekt. Den fotoelektriske effekt er et meget brugt eksperiment til at demonstrere partikelnaturen af bølger. I denne artikel vil vi diskutere, hvad fotoelektrisk effekt er, hvad arbejdsfunktion og tærskelfrekvens er, deres anvendelser, ligheder og forskelle mellem arbejdsfunktion og tærskelfrekvens.
Hvad er tærskelfrekvens?
For korrekt at forstå begrebet tærskelfrekvens skal man først forstå den fotoelektriske effekt. Fotoelektrisk effekt er processen med udstødning af en elektron fra et metal i tilfælde af indfaldende elektromagnetisk stråling. Den fotoelektriske effekt blev først korrekt beskrevet af Albert Einstein. Bølgeteorien om lys formåede ikke at beskrive de fleste af observationerne af den fotoelektriske effekt. Der er en tærskelfrekvens for de indfaldende bølger. Dette indikerer, at uanset hvor intense de elektromagnetiske bølger er, ville elektroner ikke blive udstødt, medmindre de har den nødvendige frekvens. Tidsforsinkelsen mellem indfaldet af lys og udstødningen af elektroner er omkring en tusindedel af værdien beregnet ud fra bølgeteorien. Når der produceres lys, der overstiger tærskelfrekvensen, afhænger antallet af udsendte elektroner af lysets intensitet. Den maksimale kinetiske energi af de udstødte elektroner afhang af frekvensen af det indfaldende lys. Dette førte til konklusionen på fotonteorien om lys. Det betyder, at lyset opfører sig som partikler, når det interagerer med stof. Lyset kommer som små energipakker kaldet fotoner. Fotonens energi afhænger kun af fotonens frekvens. Dette kan opnås ved hjælp af formlen E=h f, hvor E er fotonens energi, h er Plankekonstanten, og f er bølgens frekvens. Ethvert system kan kun absorbere eller udsende bestemte mængder energi. Observationerne viste, at elektronen kun vil absorbere fotonen, hvis fotonens energi er nok til at bringe elektronen til en stabil tilstand. Tærskelfrekvensen er angivet med udtrykket ft
Hvad er arbejdsfunktion?
Et metals arbejdsfunktion er den energi, der svarer til metallets tærskelfrekvens. Arbejdsfunktionen betegnes norm alt med det græske bogstav φ. Albert Einstein brugte et metals arbejdsfunktion til at beskrive den fotoelektriske effekt. Den maksimale kinetiske energi af de udstødte elektroner afhang af frekvensen af den indfaldende foton og arbejdsfunktionen. K. E.max=hf – φ. Et metals arbejdsfunktion kan fortolkes som den minimale bindingsenergi eller overfladeelektronernes bindingsenergi. Hvis energien af de indfaldende fotoner er lig med arbejdsfunktionen, vil den kinetiske energi af de frigivne elektroner være nul.
Hvad er forskellen mellem arbejdsfunktion og tærskelfrekvens?
• Arbejdsfunktionen måles i joule eller elektronvolt, men tærskelfrekvensen måles i hertz.
• Arbejdsfunktionen kan anvendes direkte på Einstein-ligningen for den fotoelektriske effekt. For at anvende tærskelfrekvensen skal frekvensen ganges med plankekonstanten for at opnå den tilsvarende energi.
