Światło może wybijać elektrony z metalu, ale tylko gdy częstotliwość przekracza próg f₀=W/h. Energia wybitych elektronów E_k=hf−W zależy od częstotliwości, a nie od natężenia — mocne światło o zbyt małej f nie wybije żadnego elektronu. Natężenie zmienia tylko liczbę elektronów. To dowód na kwantową (fotonową) naturę światła. Zmień f, pracę wyjścia i natężenie.

Dam Ci częstotliwość światła i pracę wyjścia metalu — oceń, czy foton wybije elektron (bez suwaków). Próg: f₀ = W/h.
Co się właśnie stało?
Zjawisko fotoelektryczne (fotoefekt) to wybijanie elektronów z metalu przez padające światło. Każdy foton oddaje całą swoją energię jednemu elektronowi.
Energia wybitego elektronu:
— energia fotonu minus praca wyjścia (minimalna energia potrzebna, by wyrwać elektron z metalu). to stała Plancka.
Częstotliwość progowa:
Poniżej foton ma za mało energii () i żaden elektron się nie wybije. Powyżej — rośnie liniowo z częstotliwością.
Dlaczego samo natężenie nie wystarczy?
Jeden foton = jeden elektron. Większe natężenie to więcej fotonów, więc więcej wybitych elektronów — ale każdy foton wciąż niesie tę samą energię . Jeśli ta energia nie przekracza , to choćby światło było oślepiające, prąd nie popłynie.
Dowód na kwanty światła:
Istnienie ostrego progu i liniowa zależność były niewytłumaczalne dla klasycznej fali. Dopiero foton — porcja (kwant) energii światła — tłumaczy fotoefekt. Za to wyjaśnienie Einstein dostał Nagrodę Nobla.
Po co Ci to na maturze:
i rozwiązują większość zadań o fotoefekcie. Chwyt: najpierw sprawdź, czy (czy w ogóle są elektrony), potem licz — i pamiętaj, że natężenie zmienia liczbę elektronów, nie ich energię.
Zapamiętaj: o wybiciu elektronu decyduje częstotliwość, nie natężenie — , a próg to .
Elektron pochłania jeden foton o energii . Jeśli wystarczy na pracę wyjścia , zostaje wybity z energią kinetyczną:
Poniżej żaden elektron się nie uwolni — nawet przy dużym natężeniu. Natężenie zmienia tylko liczbę elektronów, nie ich energię. To dowód kwantowej (fotonowej) natury światła.
Oznaczenia: — energia kinetyczna elektronu, — stała Plancka, — częstotliwość światła, — praca wyjścia, — częstotliwość progowa.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Wybijanie elektronów z powierzchni metalu przez padające światło. Zachodzi tylko powyżej częstotliwości progowej.
Bo jeden elektron pochłania jeden foton o energii hf; jeśli hf<W (praca wyjścia), elektron się nie uwolni — bez względu na liczbę fotonów (natężenie).
Minimalna energia potrzebna do wyrwania elektronu z metalu (W). Foton musi mieć energię hf≥W, by wybić elektron.