আলোক-তড়িৎ প্রভাব: ধারালো শক্তি-দ্বারসীমা
1 · প্রত্যাশা করুন
ভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো 2.3 eV কার্য ফাংশনের ধাতুতে পড়ে। দুটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যই দ্বারসীমার ওপরে থাকলে, নীলতর (ছোট-তরঙ্গদৈর্ঘ্য) ফোটন কি ইলেকট্রনকে বেশি গতিশক্তি দিয়ে বের করে?
- না — গতিশক্তি কেবল আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভর করে, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ওপর নয়।
- এটি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য নয়, ধাতুর রঙের ওপর নির্ভর করে।
- হ্যাঁ — দ্বারসীমার ওপরে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য মানে বেশি ফোটন-শক্তি, তাই নির্গত ইলেকট্রনের গতিশক্তি বেশি।
2 · প্রস্তুতি
- photoelectric-threshold প্রিসেটটি খুলে রিসেট চাপুন। ফটোসেলের কার্য ফাংশন 2.3 eV-এ স্থির।
- ফোটন-শক্তি ও সর্বোচ্চ-গতিশক্তি রিডআউট চালু করুন।
- প্রতিটি ট্রায়ালে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সেট করুন এবং নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি রেকর্ড করুন।
3 · ডেটা সংগ্রহ করুন
| তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ (nm) | ফোটন শক্তি E_γ (eV) | সর্বোচ্চ গতিশক্তি K_max (eV) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 350.00 | ||
| 400.00 |
আপনার তিনটি ট্রায়ালের জন্য 1/λ (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে K_max (y-অক্ষ) প্লট করুন। রেখাটি কি সরল?
4 · বিশ্লেষণ করুন
- একটি ট্রায়ালের জন্য h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s ব্যবহার করে E_γ = hc/λ, তারপর φ = 2.3 eV সহ K_max = E_γ − φ নির্ণয় করুন। দুটোই সারণির সাথে তুলনা করুন।
- ব্যাখ্যা করুন কেন দ্বারসীমার ওপরে K_max ফোটন শক্তির (এবং তাই 1/λ-এর) সাথে রৈখিকভাবে বাড়ে, ঠিক 1 ঢালে ও −φ y-খণ্ডে।
5 · বিস্তার করুন
- ধ্রুপদী তরঙ্গ তত্ত্ব প্রত্যাশা করত যে কম কম্পাঙ্কের ম্লান আলোও যথেষ্ট অপেক্ষা করলে বা তীব্রতা বাড়ালে শেষে ইলেকট্রন বের করবে। ব্যাখ্যা করুন কেন আলোক-তড়িৎ প্রভাবের ধারালো শক্তি-দ্বারসীমা (তীব্রতা-নিরপেক্ষ) আইনস্টাইনের ফোটন-ব্যাখ্যার আগে এত বিস্ময়কর ছিল।
- একই তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলোর তীব্রতা দ্বিগুণ করলে K_max বদলাবে? বদলে কী হবে?
এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান
ফোটন শক্তি
একটি ফোটনের শক্তি কেবল তার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (বা কম্পাঙ্কের) উপর নির্ভর করে: E = hc/λ = hf। ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য মানে বেশি-শক্তির ফোটন।
সর্বোচ্চ ফোটোইলেকট্রন গতিশক্তি
আইনস্টাইনের আলোক-তড়িৎ সমীকরণ: আপতিত ফোটনের শক্তি প্রথমে কার্য ফাংশন (ইলেকট্রনকে ধাতুর সাথে বাঁধা রাখা শক্তি) পরিশোধ করে, আর যা থাকে তা-ই নির্গত ইলেকট্রনের গতিশক্তি হয়: K_max = E_γ − φ।