Πώς χρησιμοποίησε η θεωρία του Αϊνστάιν για να εξηγήσει την ύπαρξη συχνότητας κατωφλίου;
Επεξήγηση του Einstein για το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα:
* φως ως σωματίδιο: Το 1905, ο Αϊνστάιν πρότεινε ότι το φως δεν είναι μόνο ένα κύμα, αλλά και συμπεριφέρεται σαν ένα σωματίδιο, το οποίο κάλεσε ένα φωτόνιο.
* Ενέργεια ενός φωτονίου: Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι ανάλογη με τη συχνότητα του (e =h, όπου e είναι ενέργεια, H είναι σταθερά του Planck και ν είναι συχνότητα).
* αλληλεπίδραση με ηλεκτρόνια: Όταν ένα φωτόνιο χτυπά μια μεταλλική επιφάνεια, μπορεί να μεταφέρει την ενέργειά του σε ένα ηλεκτρόνιο. Εάν το φωτόνιο έχει αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσει την ενέργεια δέσμευσης του ηλεκτρονίου (που ονομάζεται λειτουργία εργασίας), το ηλεκτρόνιο θα εκτοξευθεί από το μέταλλο.
* Συχνότητα κατωφλίου: Αυτή η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την εκτόξευση ενός ηλεκτρονίου καθορίζεται από τη λειτουργία εργασίας του μετάλλου. Επομένως, υπάρχει μια ελάχιστη συχνότητα φωτός, που ονομάζεται συχνότητα κατωφλίου , κάτω από τα οποία δεν θα εκτοξευθούν ηλεκτρόνια, ανεξάρτητα από το πόσο έντονο είναι το φως.
Συνοπτικά:
* Η εξήγηση του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος του Αϊνστάιν βασίζεται στην έννοια του φωτός ως σωματίδιο (φωτόνιο) και στην ενέργεια που σχετίζεται με αυτό.
* Η συχνότητα κατωφλίου είναι η ελάχιστη συχνότητα φωτός που απαιτείται για την παροχή επαρκούς ενέργειας για να ξεπεραστεί η λειτουργία εργασίας και να εξαφανιστούν ηλεκτρόνια από μια μεταλλική επιφάνεια.
Το έργο του Αϊνστάιν ήταν σημαντική επειδή:
* Παρείχε στοιχεία για τη φύση των σωματιδίων του φωτός, η οποία ήταν μια επαναστατική έννοια εκείνη τη στιγμή.
* Εξήγησε το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα, το οποίο δεν μπορούσε να εξηγηθεί από τη θεωρία των κλασικών κυμάτων.
* Άνοιξε το δρόμο για την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, η οποία είναι η θεμελιώδης θεωρία της φυσικής που περιγράφει τη συμπεριφορά της ύλης και της ενέργειας στα ατομικά και υποατομικά επίπεδα.
