The Photoelectric Effect · El Efecto Fotoeléctrico
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| photoelectric effect/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɪk ɪˈfekt/ | efecto fotoeléctrico |
Blue light knocks electrons out — red light never does, however bright
- Shine light on a metal and electrons can fly off. But there's a catch.
- Blue light ejects them instantly; red light does nothing — even blindingly bright red.
- No wave theory can explain that. Only photons can.
- This is the photoelectric effect 光电效应, Einstein's proof that light is made of particles.
La luz azul expulsa electrones — la luz roja nunca lo hace, sin importar cuán brillante sea
- Al iluminar un metal, los electrones pueden salir despedido. Pero hay una condición.
- La luz azul los expulsa al instante; la luz roja no hace nada, incluso si es rojamente intensa.
- Ninguna teoría de ondas puede explicar esto. Solo los fotones pueden.
- Este es el efecto fotoeléctrico 光电效应, la prueba de Einstein de que la luz está compuesta por partículas.
One photon, one electron
- Light delivers energy in photons, each carrying $E = hf$.
- To escape the metal, an electron needs one photon with enough energy in a single hit.
- A photon below a threshold frequency simply doesn't have enough energy — no electron leaves.
- Above the threshold, each photon knocks out one electron.
Un fotón, un electrón
- La luz transporta energía en forma de fotones, cada uno con $E = hf$.
- Para escapar del metal, un electrón necesita un solo fotón con suficiente energía en un único impacto.
- Un fotón por debajo de una frecuencia umbral simplemente no tiene suficiente energía; ningún electrón sale disparado.
- Por encima del umbral, cada fotón expulsa a un electrón.
The photoelectric effect is evidence that light behaves as: · El efecto fotoeléctrico es evidencia de que la luz se comporta como:
A threshold frequency can only be explained if light comes in photons. · Una frecuencia umbral solo puede explicarse si la luz llega en fotones.
Why brightness doesn't help below threshold
- If the frequency is too low, even a very bright beam won't eject any electrons.
- More photons of too-little energy each still can't free an electron — brightness gives quantity, not quality.
- Above threshold, a brighter beam ejects more electrons (more photons), but not faster ones.
- Only raising the frequency gives each electron more kinetic energy.
Por qué la intensidad no ayuda por debajo del umbral
- Si la frecuencia es demasiado baja, incluso un haz muy brillante no expulsará electrones.
- Más fotones con poca energía cada uno tampoco pueden liberar un electrón; la intensidad da cantidad, no calidad.
- Por encima del umbral, un haz más brillante expulsa más electrones (más fotones), pero no más rápidos.
- Solo elevar la frecuencia otorga a cada electrón más energía cinética.
Below the threshold frequency, increasing the brightness of the light: · Por debajo de la frecuencia umbral, aumentar el brillo de la luz:
Below threshold, each photon is too weak — brightness cannot free any electrons. · Por debajo del umbral, cada fotón es demasiado débil; el brillo no puede liberar electrones.
Above threshold, a brighter beam ejects: · Por encima del umbral, un haz más brillante expulsa:
More photons eject more electrons; speed depends on frequency, not brightness. · Más fotones expulsan más electrones; la velocidad depende de la frecuencia, no del brillo.
The energy balance
- Some photon energy goes into freeing the electron (the work function); the rest becomes its kinetic energy.
- In symbols: $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$.
- So above threshold, higher frequency → faster ejected electrons.
- This exact accounting is what earned Einstein the Nobel Prize.
El balance energético
- Parte de la energía del fotón se destina a liberar al electrón (el función de trabajo); el resto se convierte en su energía cinética.
- En símbolos: $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$.
- Así, por encima del umbral, mayor frecuencia → electrones expulsados más rápidos.
- Este ajuste exacto es lo que le valió a Einstein el Premio Nobel.
The photoelectric effect · El efecto fotoeléctrico
The maximum kinetic energy of ejected electrons rises linearly with the light's frequency, above a threshold. · La energía cinética máxima de los electrones expulsados aumenta linealmente con la frecuencia de la luz, por encima de un umbral.
Above the threshold, higher-frequency light ejects electrons with more kinetic energy. · Por encima del umbral, la luz de mayor frecuencia expulsa electrones con más energía cinética.
$hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$: more photon energy leaves more kinetic energy. · $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$: más energía de fotón deja más energía cinética.
The minimum energy needed to free an electron from the metal is the ____ function. · La energía mínima necesaria para liberar un electrón del metal es la función de ____.
The work function $\phi$ is the energy to free an electron; the rest becomes kinetic energy. · La función de trabajo $\phi$ es la energía para liberar un electrón; el resto se convierte en energía cinética.
Select all · todos true statements about the photoelectric effect. · Seleccione todas las afirmaciones verdaderas sobre el efecto fotoeléctrico.
A threshold frequency, particle behaviour, and frequency-set speed all hold. Bright red (below threshold) ejects nothing. · Una frecuencia umbral, el comportamiento de partículas y la velocidad establecida por la frecuencia son correctos. La luz roja brillante (por debajo del umbral) no expulsa nada.
Below the threshold frequency, no electrons are ejected — no matter how bright the light. Brightness (more photons) can't substitute for frequency (energy per photon). A wave theory expects bright light to always work; the fact that it doesn't proves light is particles.
Por debajo de la frecuencia umbral, ningún electrón es expulsado — sin importar cuán brillante sea la luz. La intensidad (más fotones) no puede suplir a la frecuencia (energía por fotón). Una teoría de ondas espera que la luz brillante siempre funcione; el hecho de que no lo haga demuestra que la luz son partículas.
Dim ultraviolet light ejects electrons from a metal, but intense red light does not. Why?
- UV photons are above the threshold frequency (enough energy each), so they eject electrons.
- Red photons are below it — each is too weak, and adding more (brighter) doesn't help.
Una luz ultravioleta tenue expulsa electrones de un metal, pero una luz roja intensa no. ¿Por qué?
- Los fotones UV están por encima de la frecuencia umbral (tienen suficiente energía cada uno), por lo que expulsan electrones.
- Los fotones rojos están por debajo; cada uno es demasiado débil, y añadir más (haciéndolo más brillante) no ayuda.
The photoelectric effect: light ejects electrons only above a threshold frequency, because energy arrives in photons ($E = hf$) that must free an electron one at a time. Below threshold, brightness doesn't help; above it, higher frequency gives faster electrons ($hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$). It proves light is particles.
El efecto fotoeléctrico: la luz expulsa electrones solo por encima de una frecuencia umbral, porque la energía llega en forma de fotones ($E = hf$) que deben liberar un electrón a la vez. Por debajo del umbral, la intensidad no sirve; por encima, mayor frecuencia significa electrones más rápidos ($hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$). Demuestra que la luz son partículas.