Una fotocèl·lula real: la funció treball del sodi

1 · Prediu

La funció treball del sodi és 2.28 eV, corresponent a una longitud d'ona llindar d'uns 544 nm (llum groga-verda). Expulsaria la llum vermella (d'uns 650 nm) cap fotoelectró del sodi, per brillant que sigui?

• Sí, si la llum és prou brillant.
• Depèn de quant de temps brilla la llum.
• No: l'energia del fotó de la llum vermella és per sota de la funció treball del sodi, o sigui que cap electró no és expulsat independentment de la intensitat.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «Una fotocèl·lula real» i prem Restableix. La funció treball del sodi és 2.28 eV.
2. Activa les lectures d'energia del fotó i estat de fotoemissió.
3. Defineix la longitud d'ona de la llum per a cada prova i enregistra l'energia cinètica màxima (0 si és per sota del llindar).

3 · Recull dades

Representa K_max (eix y) contra la longitud d'ona λ (eix x) per a les tres proves. A quina longitud d'ona K_max toca zero?

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula E_γ = hc/λ, i després K_max = max(0, E_γ − φ) amb φ = 2.28 eV. Compara-ho amb la taula: confirma que la prova de longitud d'ona més llarga dóna K_max = 0.
2. La longitud d'ona llindar del sodi és λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Explica per què qualsevol longitud d'ona més llarga que aquesta (energia de fotó més baixa) mai no pot expulsar un electró del sodi, per molta intensitat que tingui la llum.

5 · Amplia

1. Els materials fotovoltaics diferents es trien per tenir funcions treball ajustades a l'espectre solar. Explica per què un material amb funció treball massa ALTA malgastaria la major part de la llum visible del sol en lloc de convertir-la en electricitat.
2. Aquest experiment mostra que K_max depèn de la longitud d'ona (color), no de la brillantor. Quina propietat física de la llum CANVIA si incrementes la brillantor a longitud d'ona fixa per sobre del llindar?

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles