Pages 145, 146
The energy of the electrons that light sets free
If a light quantum gives its whole energy to one electron and the electron must do the work to leave the body, the fastest electrons leave with the kinetic energy , so the potential that just stops them should be a straight line in the frequency with a slope that does not depend on the substance; for ultraviolet light at the edge of the solar spectrum the paper estimates about 4.3 volts, of the order of Lenard's results.
As printed
Die einfachste Vorstellung ist die, daß ein Lichtquant seine ganze Energie an ein einziges Elektron abgibt; wir wollen annehmen, daß dies vorkomme. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, daß Elektronen die Energie von Lichtquanten nur teilweise aufnehmen. Ein im Innern des Körpers mit kinetischer Energie versehenes Elektron wird, wenn es die Oberfläche erreicht hat, einen Teil seiner kinetischen Energie eingebüßt haben. Außerdem wird anzunehmen sein, daß jedes Elektron beim Verlassen des Körpers eine (für den Körper charakteristische) Arbeit zu leisten hat, wenn es den Körper verläßt. Mit der größten Normalgeschwindigkeit werden die unmittelbar an der Oberfläche normal zu dieser erregten Elektronen den Körper verlassen. Die kinetische Energie solcher Elektronen ist Gas constantAvogadro's numberSpectral constant BFrequency of the lightEscape workExplain this equation
Ist der Körper zum positiven Potential geladen und von Leitern vom Potential Null umgeben und ist eben imstande, einen Elektrizitätsverlust des Körpers zu verhindern, so muß sein: Stopping potentialCharge of one electronGas constantAvogadro's numberSpectral constant BFrequency of the lightEscape workExplain this equation wobei die elektrische Masse des Elektrons bedeutet, oder Stopping potentialGram-equivalent chargeGas constantSpectral constant BFrequency of the lightWork function per gram-equivalentExplain this equation wobei die Ladung eines Grammäquivalentes eines einwertigen Ions und das Potential dieser Menge negativer Elektrizität in bezug auf den Körper bedeutet.1)
Um zunächst zu sehen, ob die abgeleitete Beziehung der Größenordnung nach mit der Erfahrung übereinstimmt, setzen wir , (entsprechend der Grenze des Sonnenspektrums nach dem Ultraviolett hin) und . Wir erhalten Volt, welches Resultat der Größenordnung nach mit den Resultaten von Hrn. Lenard übereinstimmt.2)
Ist die abgeleitete Formel richtig, so muß , als Funktion der Frequenz des erregenden Lichtes in kartesischen Koordinaten dargestellt, eine Gerade sein, deren Neigung von der Natur der untersuchten Substanz unabhängig ist.
Text on pages 145–146 of the German source, § 8, paragraph 2 · Text on page 146 of the German source, § 8, paragraph 3 · Text on page 146 of the German source, § 8, paragraph 5 · Text on page 146 of the German source, § 8, paragraph 6
In modern notation
- Premise: That a light quantum gives its whole energy to a single electron is an assumption: the paper calls it the simplest picture, assumes that it occurs, and does not exclude that electrons take up only part of a quantum's energy.
- A comparison, not a premise: The 4.3 volts is compared with Lenard's results only in order of magnitude, with the work set to zero. It checks the size of the prediction, not the relation.
- Conditional: The straight line, with a slope independent of the substance, is what must hold if the derived formula is right; the paper reports no such measurement.
Decoder
- The work, characteristic of the body, that each electron must do to leave it.
- The positive potential to which the body is charged when it just prevents a loss of electricity: in later language, the stopping potential.
- The charge of the electron, which the paper calls its electric mass.
- and
- The charge of one gram-equivalent of a monovalent ion, and the potential of that amount of negative electricity with respect to the body: the same relation written per gram-equivalent.
- 4,3 Volt
- The paper's order-of-magnitude check, with , (the edge of the solar spectrum toward the ultraviolet) and .
Try it
LQ-08: Repeat the paper's order-of-magnitude check: what stopping potential does light at the ultraviolet edge of the solar spectrum give? Choose the preset “Einstein 1905 §8 check (Lenard spark order-of-magnitude)” there.
LQ-08: Raise the intensity at a fixed frequency: what changes, the number of electrons or the energy of each? Choose the preset “The intensity probe (rate vs energy)” there.
Where this stops: In the laboratory the threshold and the straight line follow from the model’s assumptions; they are not experimental proof. The work function used in a hypothetical example is not a sourced value for a named metal. Real collection and emission rates require additional material and apparatus assumptions. Read the argument
Where this stops: No stopping endpoint for emitted electrons is supplied when emission is not allowed. A negative energy deficit and a signed collector voltage are different quantities. The footnote gives no size for the work of freeing an electron from a molecule; the passage's figures for it are hypothetical. Read the argument
Common wrong turns
- Argument
- A consequence of the quantum picture, with a stated assumption
- Model
- For electrons that take a quantum's whole energy and leave from the surface
- Evidence
- A prediction, with an order-of-magnitude comparison
- History
- Introduced in this paper