¿Por qué los fotoelectrones abandonan el metal?

  • La radiación electromagnética puede liberar electrones de la superficie de un sólido. Este proceso se llama efecto fotoeléctrico. Un material que puede exhibir el efecto fotoeléctrico se dice que es fotoemisivo. Los electrones expulsados ​​por el efecto fotoeléctrico se llaman fotoelectrones.
  • El efecto fotoeléctrico no se producirá cuando la frecuencia de la luz incidente sea inferior a la frecuencia umbral. Diferentes materiales tienen frecuencias umbral diferentes. La mayoría de los elementos tienen frecuencias umbral en la región ultravioleta del espectro electromagnético.
  • La energía cinética máxima de una corriente de fotoelectrones … se determina midiendo el potencial de detención (el voltaje aplicado necesario mantiene los fotoelectrones atrapados en la superficie fotoemisiva). Esto aumenta linealmente con la frecuencia de la luz incidente por encima del umbral, independientemente de la intensidad de la luz incidente.
  • La física clásica no puede explicar por qué no se emiten fotoelectrones cuando la luz incidente tiene una frecuencia por debajo del umbral. La energía cinética máxima de los fotoelectrones aumenta con la frecuencia de la luz incidente, es independiente de la intensidad de la luz incidente y esencialmente no hay retraso entre la absorción de la energía radiante y la emisión de fotoelectrones.
  • La física moderna afirma que la radiación electromagnética está compuesta de entidades discretas llamadas fotones, la energía de un fotón es proporcional a su frecuencia: la función de trabajo de un material es la energía necesaria por fotón para extraer un electrón de su superficie

Efecto fotoeléctrico. ¡Lee todos los detalles!

En realidad, no se irán para siempre, simplemente aparecen y vuelven a él, ya que mantener la neutralidad es un asunto extremadamente importante para la naturaleza misma. Es realmente difícil eliminar incluso un solo electrón de los metales. La forma de transmitir electrones fuera del metal incluye un “camino de retorno” para que la misma cantidad de electrones regrese a él. Entonces, para eliminar electrones de una superficie metálica, debe proporcionar fotones de umbral y energía ascendente (fotones que pueden “expulsar” electrones del pozo potencial de los iones (núcleos) que los mantienen en la superficie metálica), y debe “proporcionarles” un “camino de retorno”, un ánodo que cree un pozo potencial para que caigan los electrones libres.

Los fotones de alta energía serán absorbidos por los electrones en la superficie del metal, esos electrones tendrán energía suficiente para dejar el pozo potencial del metal. Lo que efectivamente responde a la pregunta es que Einstein siempre que el cuadrado de la velocidad del electrón que abandona el metal sea igual al {doble de (la energía del fotón menos el trabajo de extracción) dividido por la masa del electrón}, v = sqrt (2 * (hf – w) / m)

Una carga de imagen del electrón (con su carga positiva) será “creada” por la violación de la neutralidad del metal. Estará dentro del metal y a una profundidad desde la superficie igual a la distancia del electrón desde la superficie. Esa carga positiva hará que el electrón regrese al metal si no existe un ánodo. Pero simplemente, los metales perfectos tienen el mismo potencial a través de su masa (los conductores perfectos significan exactamente eso), y eso se aplica también a los circuitos periféricos perfectos conectados. Un ánodo conectado en una posición adecuada presentaría la misma fuerza de tracción (fuerza de coulomb) al metal en la misma dirección que la velocidad del electrón que el cátodo (el metal iluminado). Por lo tanto, los electrones irían por el ánodo ya que ya tienen el impulso necesario hacia allí y se produciría una corriente de electrones en el vacío entre el metal iluminado (cátodo) y el ánodo. La neutralidad de la carga se mantendría, ya que los electrones llegan al ánodo y “empujan” a otros electrones para que pasen por los conductores de regreso al cátodo.