Фотоелектричен ефект: рязък енергиен праг

1 · Предскажи

Светлина с различни дължини на вълните пада върху метал с работа на излизане 2.3 eV. Докато двете дължини са над прага, изтласква ли по-син (по-късовълнов) фотон електрон с повече кинетична енергия?

• Не — кинетичната енергия зависи само от интензитета на светлината, не от дължината на вълната.
• Зависи от цвета на метала, не от дължината на вълната на светлината.
• Да — над прага, по-къса вълна значи по-висока енергия на фотона, така че изтласканите електрони имат повече кинетична енергия.

2 · Постановка

1. Отвори настройката фотоелектричен праг и натисни Нулирай. Работата на излизане на фотоклетката е фиксирана на 2.3 eV.
2. Включи показанията за енергия на фотона и максимална кинетична енергия.
3. Задай дължината на вълната на светлината за всеки опит и запиши максималната кинетична енергия на изтласканите електрони.

3 · Събери данни

Чертай K_max (ос y) спрямо 1/λ (ос x) за трите си опита. Права ли е линията?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли E_γ = hc/λ с h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, после K_max = E_γ − φ с φ = 2.3 eV. Сравни и двете с таблицата.
2. Обясни защо K_max расте линейно с енергията на фотона (а оттам и с 1/λ), щом си над прага, с наклон точно 1 и отсечка −φ.

5 · Надгради

1. Класическата вълнова теория предсказваше, че дори слаба, нискочестотна светлина би изтласкала електрони накрая, ако почакаш достатъчно или вдигнеш интензитета. Обясни защо рязък енергиен праг на фотоелектричния ефект (независим от интензитета) е бил толкова изненадващ преди фотонното обяснение на Айнщайн.
2. Ако удвоиш интензитета на светлината при същата дължина на вълната, би ли се променило K_max? Какво би се променило вместо това?

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат