Efecto fotoeléctrico

Question

Es posible hacer una placa de metal que emiten los protones (no a los electrones) cuando es iluminado con la luz? Si es posible, ¿cómo?

Answer 1

No. Los electrones son muy débilmente ligados, mientras que los protones se mantienen unidos por la fuerza fuerte. Se necesitaría una enorme cantidad de energía para extraer un protón y en realidad no superar la barrera de potencial de la fuerza fuerte es meramente túneles a través de ella (esto se llama la desintegración de protones). Para los electrones, que están ligados al núcleo por la fuerza electromagnética, tienen una barrera de potencial, que es mucho, mucho más fácil de superar. Esta es la razón por electrones son expulsados y no los protones.

La fuerza fuerte es de aproximadamente 137 veces más fuerte que la fuerza electromagnética. Esto significa aproximadamente la barrera que el protón necesidades a más de venir es de 137 veces mayor que la de los electrones de la barrera.

Por favor tomar nota de los comentarios para información adicional. Gracias @JohnRennie, @yatima2975, y @BrandonEnright!

Answer 2

Como jerk_dadt dijo, los protones son mucho más estrechamente delimitada en el núcleo de la fuerza nuclear fuerte. Además, el efecto fotoeléctrico sucede típicamente en los metales, donde la mayoría de los electrones externos están "flotando" en no mans land entre los átomos, no vinculado estrechamente a cualquiera de ellos. Así, la unión de los protones es la forma más fuerte de 137 veces. Pero podemos asumir que usted puede generar un fotón suficientemente enérgico.

Vamos a repasar lo que sucede cuando se dispara un UV de fotones a su metal. Se encuentra por primera vez con los electrones, y si se absorbe, aumentará su energía, se mueven a una alta velocidad y se dispersa hasta que se obtiene fuera del metal. El cambio en el momentum (de ir a la superficie a ir lejos de ti) es absorbida por el resto de la estructura. Es muy pequeño, y se dispersa a través de varios procesos de dispersión, por lo que no es una gran cosa.

Pero ahora usted tiene su super-energía de los fotones. La sección transversal para el fotón-electrón la dispersión disminuye con la energía de los fotones, por lo que se podría asumir que pasa a través de la electrónica shell sin problemas. Ahora golpea el núcleo, que ofrece una perspectiva mucho más amplia de destino y consigue (al menos parcialmente) absorbida. Entonces, de repente, los protones en el interior tendrá una energía de alta y comenzar a moverse. Las interacciones fuertes son bastante complicadas, y un cálculo detallado de lo que estaría pasando exactamente es difícil, pero suficiente para fotones de alta energía, que hará las delicias de el átomo de lo mucho que le split. Si la energía es lo suficientemente alta, también podrás crear pares de partículas que se llevará la parte de la energía.

Los fragmentos se siga lo que es energéticamente favorable, por lo que mi conjetura es que usted tendrá dos fragmentos más o menos similar en tamaño, como en la mayoría de los decaimientos radiactivos.

Vamos a suponer que la original era de metal de hierro, la mayoría de los embalados de manera eficiente núcleo. La nueva fragmentos son los que tienen mayor energía que el original, de manera que los fragmentos no tienen mucho de la energía cinética y se mueven lentamente. Ellos van a atraer a los electrones alrededor de ellos y tratar de bonos químicamente con el material a su alrededor.

Pero si tuviera decir, el uranio, los dos fragmentos tendrá mucha menos energía que la original, así que en realidad puede mover rápido (menos la energía captada por los neutrinos, la emisión de fotones y así sucesivamente), y que podría llegar a escapar de los sólidos.