Шекті жиілік пен жұмыс функциясы
Жұмыс функциясы және шекті жиілік фотоэффектпен байланысты екі термин. Фотоэффект толқындардың бөлшектік табиғатын көрсету үшін кеңінен қолданылатын тәжірибе. Бұл мақалада біз фотоэффект деген не, жұмыс функциясы және шекті жиілік дегеніміз не, олардың қолданылуы, жұмыс функциясы мен шекті жиілік арасындағы ұқсастықтар мен айырмашылықтар туралы сөйлесетін боламыз.
Шекті жиілік дегеніміз не?
Шекті жиілік ұғымын дұрыс түсіну үшін алдымен фотоэффектіні түсіну керек. Фотоэффект – электромагниттік сәулелену кезінде металдан электронның шығу процесі. Фотоэффектіні алғаш рет Альберт Эйнштейн дұрыс сипаттады. Жарықтың толқындық теориясы фотоэффект бақылауларының көпшілігін сипаттай алмады. Түскен толқындар үшін шекті жиілік бар. Бұл электромагниттік толқындар қаншалықты қарқынды болса да, қажетті жиілікке ие болмаса, электрондар шығарылмайтынын көрсетеді. Жарықтың түсуі мен электрондардың лақтырылуы арасындағы уақыт кідірісі толқындық теория бойынша есептелген мәннің мыңнан бір бөлігін құрайды. Шекті жиіліктен асатын жарық пайда болған кезде, шығарылатын электрондардың саны жарықтың қарқындылығына байланысты. Шығарылатын электрондардың максималды кинетикалық энергиясы түскен жарықтың жиілігіне байланысты болды. Бұл жарықтың фотондық теориясының қорытындысына әкелді. Бұл материямен әрекеттесу кезінде жарықтың бөлшектер ретінде әрекет ететінін білдіреді. Жарық фотондар деп аталатын энергияның шағын пакеттері түрінде келеді. Фотонның энергиясы тек фотонның жиілігіне байланысты. Мұны E=h f формуласы арқылы алуға болады, мұндағы E - фотонның энергиясы, h - Планк тұрақтысы, f - толқын жиілігі. Кез келген жүйе энергияның белгілі бір мөлшерін ғана жұтып немесе шығара алады. Бақылаулар фотонның энергиясы электронды тұрақты күйге келтіру үшін жеткілікті болған жағдайда ғана электрон фотонды жұтатынын көрсетті. Шекті жиілік ft терминімен белгіленеді.
Жұмыс функциясы дегеніміз не?
Металдың жұмыс функциясы металдың шекті жиілігіне сәйкес келетін энергия болып табылады. Жұмыс функциясы әдетте гректің φ әрпімен белгіленеді. Альберт Эйнштейн фотоэффектіні сипаттау үшін металдың жұмыс функциясын пайдаланды. Шығарылатын электрондардың максимал кинетикалық энергиясы түскен фотонның жиілігіне және жұмыс функциясына байланысты болды. K. E.max=hf – φ. Металлдың жұмыс функциясын минималды байланыс энергиясы немесе беттік электрондардың байланыс энергиясы ретінде түсіндіруге болады. Түскен фотондардың энергиясы жұмыс функциясына тең болса, бөлінген электрондардың кинетикалық энергиясы нөлге тең болады.
Жұмыс функциясы мен шекті жиіліктің айырмашылығы неде?
• Жұмыс функциясы джоуль немесе электрон вольтпен өлшенеді, бірақ шекті жиілік герцпен өлшенеді.
• Жұмыс функциясын фотоэффекттің Эйнштейн теңдеуіне тікелей қолдануға болады. Шекті жиілікті қолдану үшін сәйкес энергияны алу үшін жиілікті тақта тұрақтысына көбейту керек.
