La fréquence de seuil d'un métal fait référence à la fréquence de la lumière qui provoquera le délogement d'un électron de ce métal. La lumière au-dessous de la fréquence de seuil d'un métal n'éjectera pas un électron. La lumière à la fréquence de seuil délogera l'électron sans énergie cinétique. La lumière au-dessus de la fréquence de seuil éjectera un électron avec de l'énergie cinétique. Ces tendances sont connues sous le nom d'effet photoélectrique.

L'effet photoélectrique

L'effet photoélectrique décrit la façon dont la fréquence de la lumière incidente détermine si un atome libère un électron. Heinrich Hertz a observé à l'origine cet effet en 1886. Ces observations contredisaient l'hypothèse que l'intensité de la lumière serait directement corrélée à savoir si un métal a libéré un électron. Les métaux libèrent des électrons même avec une lumière de faible intensité. Au lieu de cela, augmenter l'intensité de la lumière a augmenté le nombre d'électrons émis. L'augmentation de la fréquence a donné aux électrons plus d'énergie cinétique. Plus tard, Albert Einstein a aidé à donner un sens à ces observations. Il a théorisé que la lumière transporte une quantité d'énergie différente en fonction de sa fréquence, et que cette énergie est quantifiée en particules appelées photons.

Fréquence du seuil

La fréquence seuil est la fréquence de la lumière qui transporte assez d'énergie pour déloger un électron d'un atome. Cette énergie est entièrement consommée dans le processus (voir les références 5). Par conséquent, l'électron ne reçoit aucune énergie cinétique à la fréquence de seuil et il n'est pas libéré de l'atome. Au lieu de cela, la lumière doit avoir un peu plus d'énergie que celle qui est présente à la fréquence de seuil pour donner une énergie cinétique aux électrons.

La fonction de travail

La fonction de travail est une façon de décrire quantité d'énergie donnée à un électron à la fréquence de seuil. La fonction de travail est égale à la fréquence de seuil multipliée par la constante de Planck. La constante de Planck est la constante de proportionnalité qui relie la fréquence d'un photon à son énergie. Par conséquent, la constante est nécessaire pour convertir entre les deux quantités. La constante de Planck est égale à environ 4,14 x 10 ^ -15 électron-volts-secondes. Les unités de la fonction de travail sont des électrons volts. Un électron-volt est l'énergie nécessaire pour déplacer un électron à travers une différence de potentiel d'un volt. Différents métaux ont des fonctions de travail caractéristiques, et donc des fréquences de seuil caractéristiques. Par exemple, l'aluminium a une fonction de travail de 4,08 eV, alors que le potassium a une fonction de travail de 2,3 eV.

Variations dans les fonctions de travail et la fréquence seuil

Certains matériaux ont une série de fonctions différentes . Cela est dû à la fonction de travail de l'énergie d'un métal en fonction de la position de l'électron dans ce métal. La forme précise de la surface d'un métal déterminera exactement où et comment les électrons se déplacent dans le métal. Par conséquent, la fréquence de seuil et la fonction de travail peuvent varier. Par exemple, la fonction de travail de l'argent peut varier de 3,0 à 4,75 eV.