Շեմային հաճախականություն ընդդեմ աշխատանքային ֆունկցիայի
Աշխատանքային ֆունկցիան և շեմային հաճախականությունը երկու տերմին են, որոնք կապված են ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի հետ: Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը լայնորեն կիրառվող փորձ է՝ ցույց տալու ալիքների մասնիկային բնույթը։ Այս հոդվածում մենք պատրաստվում ենք քննարկել, թե ինչ է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը, ինչ են աշխատանքային ֆունկցիան և շեմային հաճախականությունը, դրանց կիրառությունները, աշխատանքային ֆունկցիայի և շեմային հաճախականության նմանություններն ու տարբերությունները:
Ի՞նչ է շեմային հաճախականությունը:
Շեմային հաճախականության հասկացությունը ճիշտ հասկանալու համար նախ պետք է հասկանալ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը:Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը մետաղից էլեկտրոնի արտանետման գործընթացն է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման անկման դեպքում: Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտն առաջին անգամ ճիշտ նկարագրել է Ալբերտ Էյնշտեյնը։ Լույսի ալիքային տեսությունը չկարողացավ նկարագրել ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի դիտարկումների մեծ մասը։ Միջադեպի ալիքների համար կա շեմային հաճախականություն: Սա ցույց է տալիս, որ անկախ նրանից, թե որքան ինտենսիվ են էլեկտրամագնիսական ալիքները, էլեկտրոնները չեն արտանետվի, եթե այն չունենա պահանջվող հաճախականությունը: Լույսի անկման և էլեկտրոնների արտանետման միջև ընկած ժամանակահատվածը կազմում է ալիքի տեսությունից հաշվարկված արժեքի մոտ հազարերորդական մասը: Երբ առաջանում է շեմային հաճախականությունը գերազանցող լույս, արտանետվող էլեկտրոնների թիվը կախված է լույսի ինտենսիվությունից: Արտանետվող էլեկտրոնների առավելագույն կինետիկ էներգիան կախված էր ընկնող լույսի հաճախականությունից։ Սա հանգեցրեց լույսի ֆոտոնների տեսության եզրակացությանը: Սա նշանակում է, որ լույսը նյութի հետ շփվելիս իրեն պահում է որպես մասնիկներ։Լույսը գալիս է որպես էներգիայի փոքր փաթեթներ, որոնք կոչվում են ֆոտոններ: Ֆոտոնի էներգիան կախված է միայն ֆոտոնի հաճախականությունից։ Սա կարելի է ստանալ՝ օգտագործելով E=h f բանաձեւը, որտեղ E-ն ֆոտոնի էներգիան է, h-ը՝ Պլանկի հաստատունը, իսկ f-ը՝ ալիքի հաճախականությունը։ Ցանկացած համակարգ կարող է կլանել կամ արտանետել միայն որոշակի քանակությամբ էներգիա: Դիտարկումները ցույց են տվել, որ էլեկտրոնը կներծծի ֆոտոնը միայն այն դեպքում, եթե ֆոտոնի էներգիան բավականացնի էլեկտրոնը կայուն վիճակի հասցնելու համար։ Շեմային հաճախականությունը նշվում է ft տերմինով
Ի՞նչ է աշխատանքային ֆունկցիան:
Մետաղի աշխատանքային ֆունկցիան մետաղի շեմային հաճախականությանը համապատասխանող էներգիան է։ Աշխատանքային ֆունկցիան սովորաբար նշվում է հունարեն φ տառով: Ալբերտ Էյնշտեյնը ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը նկարագրելու համար օգտագործեց մետաղի աշխատանքային ֆունկցիան։ Արտանետվող էլեկտրոնների առավելագույն կինետիկ էներգիան կախված էր ընկնող ֆոտոնի հաճախականությունից և աշխատանքային ֆունկցիայից։ K. E.max=hf – φ. Մետաղի աշխատանքային ֆունկցիան կարելի է մեկնաբանել որպես կապի նվազագույն էներգիա կամ մակերեսային էլեկտրոնների կապի էներգիա։ Եթե ընկնող ֆոտոնների էներգիան հավասար է աշխատանքային ֆունկցիային, ապա արձակված էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան կլինի զրո։
Ո՞րն է տարբերությունը աշխատանքային ֆունկցիայի և շեմային հաճախականության միջև:
• Աշխատանքային ֆունկցիան չափվում է ջոուլներով կամ էլեկտրոն վոլտերով, սակայն շեմային հաճախականությունը չափվում է հերցով:
• Աշխատանքային ֆունկցիան կարող է ուղղակիորեն կիրառվել ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի Էյնշտեյնի հավասարման վրա: Շեմային հաճախականությունը կիրառելու համար հաճախականությունը պետք է բազմապատկել տախտակի հաստատունով՝ համապատասխան էներգիա ստանալու համար։
