Skutečná fotobuňka: výstupní práce sodíku

1 · Predikuj

Výstupní práce sodíku je 2.28 eV, odpovídající prahové vlnové délce kolem 544 nm (žlutozelené světlo). Vyrazilo by červené světlo (kolem 650 nm) z sodíku nějaké fotoelektrony, nezávisle na tom, jak jasné je?

• Ano, pokud je světlo dost jasné.
• Záleží na tom, jak dlouho světlo svítí.
• Ne — energie fotonu červeného světla je pod výstupní prací sodíku, takže se nevyrazí žádné elektrony bez ohledu na intenzitu.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu sodium-photocell a stiskni Resetovat. Výstupní práce sodíku je 2.28 eV.
2. Zapni odečty energie fotonu a stavu fotoemise.
3. Nastav vlnovou délku světla pro každý pokus a zapiš maximální kinetickou energii (0, pokud pod prahem).

3 · Sbírej data

Vynes K_max (osa y) proti vlnové délce λ (osa x) pro své tři pokusy. Při jaké vlnové délce K_max narazí na nulu?

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti E_γ = hc/λ, pak K_max = max(0, E_γ − φ) s φ = 2.28 eV. Porovnej s tabulkou — potvrď, že pokus s nejdelší vlnovou délkou dává K_max = 0.
2. Prahová vlnová délka sodíku je λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Vysvětli, proč jakákoli delší vlnová délka (nižší energie fotonu) nikdy nemůže vyrazit elektron ze sodíku bez ohledu na intenzitu světla.

5 · Rozšiř

1. Různé fotovoltaické materiály jsou voleny s výstupními pracemi sladěnými se slunečním spektrem. Vysvětli, proč materiál s příliš VYSOKOU výstupní prací by plýtval většinou viditelného světla slunce místo jeho přeměny na elektřinu.
2. Tento experiment ukazuje, že K_max závisí na vlnové délce (barvě), ne jasu. Která fyzikální vlastnost světla se změní, když zvýšíš jas při pevné vlnové délce nad prahem?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky