อะไรจะเป็นคำอธิบายสำหรับการสังเกตนี้?
แสงความถี่ต่ำแต่สว่างอาจไม่สามารถปลดปล่อยอิเล็กตรอนได้ ในขณะที่แสงความถี่สูงแต่จางสามารถทำได้ พลังงานโฟตอน ขึ้นอยู่กับความถี่ ไม่ใช่ความเข้มเพียงอย่างเดียว
สร้างโมเดล
โฟตอนมีพลังงานแปรผันตรงกับความถี่
ฟังก์ชันงาน คือพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวเหนือค่าเกณฑ์ พลังงานโฟตอนส่วนเกินสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนได้
โฟตอน: ควอนตัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ฟังก์ชันงาน: พลังงานผิวขั้นต่ำที่จำเป็นในการปล่อยอิเล็กตรอนออกมา
Ek(max) = hf − φ: ไม่มีการปล่อยอิเล็กตรอนหากต่ำกว่า 2.0 eV ซึ่งเป็นฟังก์ชันงาน เลือกหลักฐานที่นำมาทดสอบได้
ใช้พลังงานโฟตอน = ค่าคงที่ของพลังก์ × ความถี่
พลังงานจลน์สูงสุด = พลังงานโฟตอน - ฟังก์ชันงาน
Increasing intensity at fixed frequency increases photon arrival rate, not individual photon energy.
ในห้องปฏิบัติการ: อ่านแกนนั่นอย่างละเอียดบนกราฟแรงต้านหรือพลังงานจลน์ ระบุความถี่ตัดจากจุดตัดแกนพลังงานศูนย์ ระบุโลหะและสภาวะการทดลองเนื่องจากฟังก์ชันงานขึ้นอยู่กับวัสดุ
เริ่มจากปริมาณที่ทราบแล้ว
ที่ทราบ: พลังงานโฟตอนคือ 5.0 อิเล็กตรอนโวลต์ และฟังก์ชันงานคือ 2.0 อิเล็กตรอนโวลต์
พลังงานจลน์สูงสุด = พลังงานโฟตอน - ฟังก์ชันงาน = 5.0 - 2.0 = 3.0 อิเล็กตรอนโวลต์
โฟตอนที่มีพลังงาน 1.5 อิเล็กตรอนโวลต์ ไม่สามารถทำให้เกิดการปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวนั้นได้ตามโมเดลนี้
ถึงคุณ: พลังงานโฟตอนคือ 4.8 eV และฟังก์ชันงาน 2.1 eV จงหาพลังงานจลน์สูงสุด
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
อิเล็กตรอนไม่ได้สะสมโฟตอนหลายตัวที่มีพลังงานต่ำกว่าเกณฑ์ในโมเดลโฟตอนเดี่ยวพื้นฐาน
อย่าสับสนระหว่างจำนวนโฟตอนกับพลังงานโฟตอน
ไม่ถูกต้อง: การเพิ่มความเข้มแสงเป็นสองเท่าจะเพิ่มพลังงานโฟตอนเป็นสองเท่าที่ความถี่คงที่ ความเข้มคือจำนวนโฟตอนที่มาต่อวินาที พลังงานโฟตอนกำหนดโดยความถี่เพียงอย่างเดียว (E = hf) การเพิ่มความเข้มเป็นสองเท่าจะเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนเป็นสองเท่า ไม่ใช่พลังงานของแต่ละอิเล็กตรอน - ซึ่งสอดคล้องกับสมการปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก
จุดสำคัญ:
โฟตอนมีพลังงานแปรผันตรงกับความถี่
ใช้พลังงานโฟตอน = ค่าคงที่ของพลังก์ × ความถี่
ระวัง: อิเล็กตรอนไม่ได้สะสมโฟตอนหลายตัวที่มีพลังงานต่ำกว่าเกณฑ์ในโมเดลโฟตอนเดี่ยวพื้นฐาน
เขียนจากพลังงานจลน์สูงสุด 3.6 อิเล็กตรอนโวลต์
โฟตอนมีพลังงาน 6.0 อิเล็กตรอนโวลต์ และฟังก์ชันงานคือ 2.4 อิเล็กตรอนโวลต์
หาพลังงานจลน์สูงสุด การเพิ่มความเข้มเป็นสองเท่าไม่ทำให้พลังงานของโฟตอนแต่ละตัวเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
เขียนจากค่าความถี่ขีดจำกัดที่อ่านได้
ฟังก์ชันงาน 2.0 eV; โฟตอนตกกระทบมีพลังงาน 3.0 eV
พลังงานสูงสุดของอิเล็กตรอน = 3.0 − 2.0 = 1.0 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J — ต่ำกว่าขีดจำกัดแล้วความเข้มไม่ช่วยเพิ่มพลังงาน แต่เหนือขีดจำกัด ความเข้มกำหนดกระแสไฟฟ้า ในขณะที่ความถี่กำหนดพลังงาน
เขียนจากแรงดันหยุด
อิเล็กตรอนที่เร็วที่สุดถูกหยุดโดย 1.5 V
Their maximum kinetic energy is 1.5 eV — the stopping voltage measures electron energy directly, one volt per electronvolt.
