L'efecte fotoelèctric: un llindar d'energia nítid

1 · Prediu

Llum de longituds d'ona diferents incideix en un metall amb funció treball de 2.3 eV. Mentre totes dues longituds d'ona siguin per sobre del llindar, expulsa un fotó més blau (longitud d'ona més curta) un electró amb més energia cinètica?

• No: l'energia cinètica depèn només de la intensitat de la llum, no de la longitud d'ona.
• Depèn del color del metall, no de la longitud d'ona de la llum.
• Sí: per sobre del llindar, longitud d'ona més curta significa energia de fotó més alta, i els electrons expulsats tenen més energia cinètica.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «L'efecte fotoelèctric» i prem Restableix. La funció treball de la fotocèl·lula és fixa a 2.3 eV.
2. Activa les lectures d'energia del fotó i energia cinètica màxima.
3. Defineix la longitud d'ona de la llum per a cada prova i enregistra l'energia cinètica màxima dels electrons expulsats.

3 · Recull dades

Representa K_max (eix y) contra 1/λ (eix x) per a les tres proves. La línia és recta?

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula E_γ = hc/λ amb h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, i després K_max = E_γ − φ amb φ = 2.3 eV. Compara totes dues amb la taula.
2. Explica per què K_max creix linealment amb l'energia del fotó (i per tant amb 1/λ) un cop ets per sobre del llindar, amb pendent exactament 1 i ordenada a l'origen −φ.

5 · Amplia

1. La teoria ondulatòria clàssica prediua que fins i tot llum tènue i de baixa freqüència acabaria expulsant electrons si esperes prou o puges la intensitat. Explica per què el llindar d'energia nítid de l'efecte fotoelèctric (independent de la intensitat) era tan sorprenent abans de l'explicació de fotons d'Einstein.
2. Si doblossis la intensitat de la llum a la mateixa longitud d'ona, canviaria K_max? Què canviaria en canvi?

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles