Photoelektrischer Effekt und Energieniveaus

Der photoelektrische Effekt ist definiert als das Ablösen von Elektronen von einer Oberfläche durch hochfrequente Photonen, unabhängig von der Intensität der Photonen. Jedes Atom hat jedoch Elektronenorbitale, die unterschiedliche Energieniveaus darstellen, die das Elektron durchlaufen muss, bis das Elektron ein Energieniveau erreicht, das hoch genug ist, um die EM-Kraft zu durchbrechen, die das Elektron zum Kern zieht (es sei denn, es vergeht genügend Zeit, dass die Das Elektron geht in einen niedrigeren Energiezustand über und emittiert ein Photon für jedes Energieniveau.) Ich verstehe auch, dass die photoelektrischen Effekte auf der Grundlage der Austrittsarbeit funktionieren, die von der Ionisierungsenergie des Materials abhängt, das für das Abprallen der Elektronen ausgewählt wurde. Meine Frage ist also, funktioniert der photoelektrische Effekt nur für Valenzelektronen? Wenn nicht, warum nicht Wird das ausgewählte Element nicht zu Plasma? Wäre das ausgewählte Material alles positive Ionen, sobald alle möglichen Elektronen von dem ausgewählten Material abprallen? Wenn ich ein Element wie Lithium oder Beryllium wählen würde, warum wäre dann ein hochfrequentes Photon für einen niederenergetischen Zustand erforderlich?

Antworten (2)

Der photoelektrische Effekt wurde in Metallen beobachtet.

Foto

Im Hauptmodell für Festkörper, der Bandtheorie,

Bands

In Metallen ist das Leitungsband nicht leer, was bedeutet, dass Elektronen nicht an ein bestimmtes Atom, sondern an das Gitter als Ganzes gebunden sind, wobei so dichte Energieniveaus als kontinuierlich betrachtet werden müssen. Es sind diese Elektronen, die durch Wechselwirkung mit einem Photon im photoelektrischen Effekt ausgestoßen werden.

Mit dieser Einstellung:

Funktioniert der photoelektrische Effekt nur für Valenzelektronen?

Nicht auf Valenzelektronen, sondern auf Elektronen im Leitungsband

Wenn nicht, warum wird das ausgewählte Element nicht zu Plasma?

Es braucht viel Energie, um ein Plasma zu erzeugen, und die verwendeten Photonen haben eine niedrige EV-Energie

Wäre das gewählte Material alles positive Ionen, sobald alle möglichen Elektronen von dem gewählten Material abprallen?

Das Metallstück wäre positiv geladen

Wenn ich ein Element wie Lithium oder Beryllium wählen würde, warum wäre dann ein hochfrequentes Photon für einen niederenergetischen Zustand erforderlich?

Vielleicht wird diese Veröffentlichung diese Frage für Lithium beantworten .

Es ist möglich, dass das Leitungsband von Metallen, die einen geringen photoelektrischen Effekt zeigen, aufgrund ihrer atomaren Struktur oder Gitterstruktur besondere Eigenschaften haben.

Meine Frage ist also, funktioniert der photoelektrische Effekt nur für Valenzelektronen?

Die auftreffende Photonenenergie geht so:

H v = E ich Ö N ich z A T ich Ö N + M v 2 2
Die Ionisierungsenergie hängt vom genauen Energieniveau ab, in dem Elektronen auftreten, in welchen Schalen usw. Die Antwort lautet also, dass der photoelektrische Effekt im Allgemeinen für alle Elektronen gilt. Es besteht einfach die größte Wahrscheinlichkeit, dass Photonen Elektronen aus äußeren Schalen herausschlagen, da diese am niedrigsten sind Ionisationsenergien, hat also niedrigere Schwellenwerte für die Photonenfrequenz.

Warum wird das ausgewählte Element nicht zu Plasma?

Wenn Licht zum Passieren der Ionisationsschwelle eine hohe Frequenz benötigt hat und in hoher Intensität eintrifft, dann ja - Material wird in Plasma umgewandelt. So funktioniert Laserschneiden .

Photoelektrischer Effekt und Energieniveaus
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