Senyal a l'enunciat: Et donen la longitud d'ona o la freqüència de la llum incident i el material del càtode, i demanen si es produeix efecte fotoelèctric, la freqüència llindar o la funció de treball $W$.

El model corpuscular de la llum

L'efecte fotoelèctric demostra que la llum es comporta com a partícules — els fotons — cadascun amb energia:

$$E_{fotón} = hf = \frac{hc}{\lambda}$$

on $h = 6{,}63\cdot10^{-34}$ J·s és la constant de Planck. Un fotó més energètic té major freqüència (menor longitud d'ona), no major amplitud.

Funció de treball i freqüència llindar

Per arrencar un electró de la superfície d'un metall cal superar la funció de treball $W$ — l'energia mínima que reté l'electró al metall. La freqüència mínima de llum capaç de produir efecte fotoelèctric és la freqüència llindar $f_0$:

$$W = hf_0 \implies f_0 = \frac{W}{h}$$

La longitud d'ona llindar corresponent és $\lambda_0 = c/f_0 = hc/W$.

Si $f < f_0$ (equivalentment $\lambda > \lambda_0$), no es produeix efecte fotoelèctric per molt intensa que sigui la llum. Aquest resultat és impossible d'explicar amb l'òptica ondulatòria clàssica.

Què no afecta el llindar

La intensitat de la llum determina quants fotons arriben per unitat de temps, però no l'energia de cada fotó. Augmentar la intensitat de llum amb $f < f_0$ mai no produeix efecte fotoelèctric — cap fotó té energia suficient per arrencar un electró. Augmentar la freqüència per sobre de $f_0$ sí que el produeix, fins i tot amb llum molt feble.