Schwellenfrequenz von Metallen

Die Grenzfrequenz von Kupfer liegt bei 1,1x10 ^ 15 Hz.

Die Schwellenfrequenz eines Metalls bezieht sich auf die Frequenz von Licht, die bewirken wird, dass sich ein Elektron von diesem Metall löst. Licht unter der Grenzfrequenz eines Metalls wird kein Elektron ausstoßen. Licht bei der Grenzfrequenz wird das Elektron ohne kinetische Energie entfernen. Licht ĂŒber der Grenzfrequenz wird ein Elektron mit kinetischer Energie ausstoßen. Diese Trends werden als photoelektrischer Effekt bezeichnet.

Der Photoelektrische Effekt

Der photoelektrische Effekt beschreibt die Art und Weise, in der die Frequenz des einfallenden Lichts bestimmt, ob ein Atom ein Elektron freisetzt. Heinrich Hertz beobachtete diesen Effekt ursprĂŒnglich im Jahr 1886. Diese Beobachtungen standen im Gegensatz zu der Hypothese, dass die IntensitĂ€t des Lichts direkt damit korreliert, ob ein Metall ein Elektron freisetzt. Metalle setzten Elektronen sogar mit Licht geringer IntensitĂ€t frei. Stattdessen erhöhte eine Erhöhung der IntensitĂ€t des Lichts die Anzahl der emittierten Elektronen. Eine Erhöhung der Frequenz gab den Elektronen mehr kinetische Energie. SpĂ€ter half Albert Einstein, diese Beobachtungen zu verstehen. Er theoretisierte, dass Licht auf der Grundlage seiner Frequenz eine unterschiedliche Menge an Energie trĂ€gt und dass diese Energie in Teilchen, die Photonen genannt werden, quantisiert wird.

Schwellenfrequenz

Die Grenzfrequenz ist die Frequenz von Licht, das genug Energie trÀgt, um ein Elektron von einem Atom zu entfernen. Diese Energie wird dabei vollstÀndig verbraucht (siehe Referenzen 5). Daher erhÀlt das Elektron bei der Grenzfrequenz keine kinetische Energie, und es wird nicht von dem Atom freigesetzt. Stattdessen muss Licht etwas mehr Energie haben als das, was an der Grenzfrequenz vorliegt, um eine kinetische Energie des Elektrons zu erhalten.

Die Arbeitsfunktion

Die Arbeitsfunktion ist eine Möglichkeit, die Energiemenge zu beschreiben, die einem Elektron bei der Grenzfrequenz gegeben wird. Die Austrittsarbeit entspricht der Grenzfrequenz mal Planck-Konstante. Die Planck-Konstante ist die ProportionalitĂ€tskonstante, die die Frequenz eines Photons mit seiner Energie in Beziehung setzt. Daher ist die Konstante erforderlich, um zwischen den zwei GrĂ¶ĂŸen zu konvertieren. Die Planck'sche Konstante entspricht etwa 4,14 x 10 ^ -15 Elektronenvolt-Sekunden. Die Einheiten der Arbeitsfunktion sind Elektronenvolt. Ein Elektronenvolt ist die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron ĂŒber eine Potentialdifferenz von einem Volt zu bewegen. Unterschiedliche Metalle haben charakteristische Austrittsfunktionen und damit charakteristische Grenzfrequenzen. Zum Beispiel hat Aluminium eine Austrittsarbeit von 4,08 eV, wĂ€hrend Kalium eine Austrittsarbeit von 2,3 eV hat.

Variationen in Arbeitsfunktionen und Schwellenfrequenz

Einige Materialien haben eine Reihe verschiedener Arbeitsfunktionen. Dies liegt an der Austrittsarbeitsenergie eines Metalls in AbhÀngigkeit von der Position des Elektrons in diesem Metall. Die genaue Form der OberflÀche eines Metalls bestimmt genau, wo und wie sich Elektronen im Metall bewegen. Daher können die Schwellenfrequenz und die Arbeitsfunktion variieren. Zum Beispiel kann die Austrittsarbeit von Silber zwischen 3,0 und 4,75 eV liegen.

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