Кинетическая энергия фотоэлектрона
Кинетическая энергия фотоэлектрона — это энергия движения электрона, который вылетел с поверхности вещества после поглощения фотона. Обычно рассматривают её максимальное значение: оно определяется энергией фотона и работой выхода вещества.
Понятие используют при изучении фотоэффекта. Связь энергии фотона с энергией электрона выражает уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Индекс «max» означает, что речь идёт о самых быстрых фотоэлектронах.
Здесь \(h\) — постоянная Планка, \(\nu\) — частота фотона, \(c\) — скорость света, \(\lambda\) — длина волны, а \(A_{\text{вых}}\) — работа выхода электрона из вещества. Кинетическая энергия измеряется в джоулях, но в задачах микромира часто используется электрон-вольт: \(1\ \text{эВ}=1{,}6\cdot10^{-19}\ \text{Дж}\).
Если энергия фотона равна \(5\ \text{эВ}\), а работа выхода — \(2\ \text{эВ}\), то максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона \(E_{k\,\max}=5-2=3\ \text{эВ}\). Если требуется скорость электрона, используют \(E_{k\,\max}=\frac{mv^2}{2}\).
Кинетическая энергия фотоэлектрона — не энергия фотона. Часть энергии фотона расходуется на совершение работы выхода, поэтому \(E_{k\,\max}<h\nu\). Также это не фототок: фототок характеризует движение большого числа фотоэлектронов в цепи.
Как изменится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при увеличении частоты света, если вещество не меняется?
Главное
- Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна разности энергии фотона и работы выхода.
- Формула: \(E_{k\,\max}=h\nu-A_{\text{вых}}=\frac{hc}{\lambda}-A_{\text{вых}}\).
- При увеличении частоты света энергия фотоэлектронов увеличивается; при увеличении длины волны — уменьшается.