La frequenza di soglia di un metallo si riferisce alla frequenza della luce che causerà la rimozione di un elettrone da quel metallo. La luce al di sotto della frequenza della soglia del metallo non espellerà un elettrone. La luce alla frequenza della soglia sposterà l'elettrone senza energia cinetica. La luce sopra la frequenza della soglia espellerà un elettrone con una certa energia cinetica. Questi trend sono noti come effetto fotoelettrico.

L'effetto fotoelettrico

L'effetto fotoelettrico descrive il modo in cui la frequenza della luce incidente determina se un atomo rilascia un elettrone. Heinrich Hertz originariamente osservò questo effetto nel 1886. Queste osservazioni contrastarono l'ipotesi che l'intensità della luce fosse direttamente correlata al fatto che un metallo rilasciasse un elettrone. I metalli hanno rilasciato elettroni anche con luce a bassa intensità. Invece, aumentando l'intensità della luce aumentava il numero di elettroni emessi. L'aumento della frequenza diede agli elettroni più energia cinetica. Più tardi, Albert Einstein ha contribuito a dare un senso a queste osservazioni. Ha teorizzato che la luce trasporta una quantità diversa di energia in base alla sua frequenza e che questa energia è quantizzata in particelle chiamate fotoni.

Frequenza di soglia

La frequenza di soglia è la frequenza della luce che trasporta abbastanza energia per rimuovere un elettrone da un atomo. Questa energia è interamente consumata nel processo (vedi Riferimenti 5). Pertanto, l'elettrone non riceve energia cinetica alla frequenza di soglia e non viene rilasciato dall'atomo. Invece, la luce deve avere un po 'più di energia di quella che è presente alla frequenza di soglia per dare un'energia cinetica di elettroni.

La funzione di lavoro

La funzione di lavoro è un modo di descrivere il quantità di energia fornita a un elettrone alla frequenza di soglia. La funzione di lavoro è uguale alla frequenza di soglia per la costante di Planck. La costante di Planck è la costante di proporzionalità che collega la frequenza di un fotone alla sua energia. Pertanto, è necessaria la costante per convertire tra le due quantità. La costante di Planck è pari a circa 4,14 x 10 ^ -15 elettron volt-secondi. Le unità della funzione di lavoro sono elettronvolt. Un elettrone volt è l'energia necessaria per spostare un elettrone attraverso una differenza di potenziale di un volt. I metalli diversi hanno funzioni di lavoro caratteristiche e quindi frequenze di soglia caratteristiche. Ad esempio, l'alluminio ha una funzione di lavoro di 4,08 eV, mentre il potassio ha una funzione di lavoro di 2,3 eV.

Variazioni nelle funzioni di lavoro e nella frequenza di soglia

Alcuni materiali hanno una serie di funzioni di lavoro differenti . Ciò è dovuto all'energia della funzione di lavoro di un metallo che dipende dalla posizione dell'elettrone in quel metallo. La forma precisa della superficie di un metallo determinerà esattamente dove e come si muovono gli elettroni nel metallo. Pertanto, la frequenza di soglia e la funzione di lavoro possono variare. Ad esempio, la funzione di lavoro dell'argento può variare da 3,0 a 4,75 eV.