Fotoelektrický jev: ostrý energetický práh

1 · Predikuj

Světlo různých vlnových délek dopadá na kov s výstupní prací 2.3 eV. Dokud jsou obě vlnové délky nad prahem, vyrazí modřejší (kratší vlnová délka) foton elektron s větší kinetickou energií?

• Ne — kinetická energie závisí jen na intenzitě světla, ne na vlnové délce.
• Záleží na barvě kovu, ne na vlnové délce světla.
• Ano — nad prahem znamená kratší vlnová délka vyšší energii fotonu, takže vyražené elektrony mají víc kinetické energie.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu photoelectric-threshold a stiskni Resetovat. Výstupní práce fotobuňky je pevně 2.3 eV.
2. Zapni odečty energie fotonu a maximální kinetické energie.
3. Nastav vlnovou délku světla pro každý pokus a zapiš maximální kinetickou energii vyražených elektronů.

3 · Sbírej data

Vynes K_max (osa y) proti 1/λ (osa x) pro své tři pokusy. Je čára přímá?

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti E_γ = hc/λ s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, pak K_max = E_γ − φ s φ = 2.3 eV. Porovnej obě s tabulkou.
2. Vysvětli, proč K_max roste lineárně s energií fotonu (a tedy s 1/λ), jakmile jsi nad prahem, se směrnicí přesně 1 a úsekem na ose y rovným −φ.

5 · Rozšiř

1. Klasická vlnová teorie predikovala, že i tlumené, nízkofrekvenční světlo by nakonec vyrazilo elektrony, kdybys čekal dost dlouho nebo zvýšil intenzitu. Vysvětli, proč ostrý energetický práh fotoelektrického jevu (nezávislý na intenzitě) byl tak překvapivý před Einsteinovým fotonovým vysvětlením.
2. Kdybys zdvojnásobil intenzitu světla při stejné vlnové délce, změnilo by se K_max? Co by se změnilo místo toho?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky