工作函数和阈值频率
- 光电效应提供了光存在的重要证据使量子化或者以离散的包形式携带
- 这可以由每个电子只能吸收一个光子的事实来证明
- 这意味着只有a以上的光的频率阈值的频率会发射光电子吗
阈值频率和波长
- 阈值频率定义为:
从金属表面除去光电子所需的最小电磁辐射频率
- 阈值波长,与阈值频率有关波动方程,定义为:
能从金属表面除去光电子的入射电磁辐射的最长波长
- 阈值频率和波长是材料的特性,因金属而异
不同金属的阈值频率和波长
功函数
- 材料的功函数Φ,或阈值能量,定义为:
从金属表面释放光电子所需要的最小能量
- 考虑金属中的电子被困在一个“能量阱”中,其中表面和阱顶部之间的能量等于功函数Φ
- 一个电子吸收一个光子
- 因此,电子只有在吸收能量等于Φ或更高的光子时才能从金属表面逃逸
在光电效应中,单个光子如果具有足够的能量,就可以使表面电子释放出来
- 不同的金属有不同的阈值频率,因此有不同的功函数
- 用井来比喻:
- 一个更紧密结合的电子需要更多的到达井顶的能量
- 束缚不那么紧密的电子需要少到达井顶的能量
- 碱金属,如钠和钾,有阈值频率可见光区
- 这是因为表面电子和正电金属离子之间的吸引力相对较弱
- 过渡金属,如锌和铁,有阈值频率紫外线的地区
- 这是因为表面电子和正电金属离子之间的吸引力要强得多
考试技巧
阈值频率的一个有用类比是游乐场椰子害羞:
- 一个人朝椰子扔乒乓球,另一个人拿着手枪
- 不管往椰子上扔多少个乒乓球,它仍然会牢牢地呆在原地低频量子
- 然而,手枪的一枪就会立刻把椰子打掉——这代表着高频量子