Fotoelektrisk effekt

Vad har du för formel som handlar om fotoelektriska effekten?

Vad är energin hos fotonerna? Vad är utträdesarbetet för materialet?

Bromsspänningen bör vara...?

Är bromsspänning samma sak som den kinetiska energin för elektronerna?

Fotonens energi överförs till en elektron i ytan på metallen. För att elektronen ska slitas loss från metallen behöver den först övervinna utträdesarbetet i metallen - där går en del av fotonens energi åt. Den energi som är kvar efter det blir till kinetisk energi hos elektronen.

En figur som visar de olika energinivåer som är inblandade i problemet brukar hjälpa till för förståelsen. Kolla i din lärobok så hittar du säkert en snygg där.

$E_k=\frac{hc}{\lambda }-E_0$

våglängden är 432 nm och metallen är en cesium.

Är svaret då:

$E_k=\frac{6,63 * {10}^{-34} * 3 * {10}^8}{432 * {10}^{-9}}-2,14$

Bromsspänningen är -2,14 eV

Du är på rätt spår, men det finns några saker att rätta till.

Utträdesarbetet för Cesium som jag hittar på nätet är 1.94 eV. Formeln för foton-energin är rätt ($\frac{hc}{\lambda }$). Vilken fotonenergi räknar du ut med den formeln? Tänk på att du använt SI-enheter, så svaret blir i J (joule), inte i eV (elektronvolt).

Vad konstigt, i min formelbok står det att cesiums utträdesarbete är 2,14 eV. Så om jag räknar med detta och omvandlar fotonenergin till joule får jag:

$E_k=\frac{\left(\frac{6,63 * {10}^{-34} * 3 * {10}^8}{432 * {10}^{-9}}\right)}{1,6 * {10}^{-19}}-2,14$

Detta blir ungefär 0,74 eV. 

Så den kinetiska energin (0,74 eV) är densamma som bromsspänningen?

Nära nu. Olika tabeller ger tydligen olika värde för cesium. Inte det viktigaste. Men ...

Den kinetiska energin du räknat ut är just en energi, i ditt fall uttryckt i eV (elektronvolt). Bromsspänningen är en spänning i V (volt). De ser lika ut men beskriver faktiskt två olika saker (energi är inte samma sak som spänning). I ditt fall, eftersom det rör sig om en elektron som ju har laddningen 1e (en elementarladdning) blir siffran för bromsspänningen är lika stor som siffran för den kinetiska energin, dvs 0,74, men enheten för spänningen är V (volt) inte eV (elektronvolt).

Summa summarum: Bromsspänningen är 0,74 V (men vilket tecken har den??:)

så bromsspänningen är lika stor fast med motsatt tecken? Det vill säga -0,74 V

Utan figur så är det lite svårt att säga vad som är positiv riktning eller negativ riktning på spänningen, men den elektrod som träffas av fotonerna ska ha en högre elektrisk potential (+ polen på ett batteri) och den elektrod som du vill hindra elektronerna att nå ska ha en lägre elektrisk potential (- polen på ett batteri). Det här är lite hårklyveri, men om du någonsin ska göra en laboration där du ska koppla in instrument eller batterier måste du hålla rätt på riktningen.

Bra jobbat!

Tack så mycket för hjälpen!