Πραγματικό φωτοκύτταρο: Έργο εξόδου νατρίου

1 · Πρόβλεψε

Το έργο εξόδου του νατρίου είναι 2.28 eV, που αντιστοιχεί σε μήκος κύματος κατωφλίου γύρω στα 544 nm (κίτρινο-πράσινο φως). Θα εκτόξευε κόκκινο φως (γύρω στα 650 nm) οποιαδήποτε φωτοηλεκτρόνια από νάτριο, ό,τι κι αν είναι η φωτεινότητά του;

• Ναι, αν το φως είναι αρκετά φωτεινό.
• Εξαρτάται από το πόσο λάμπει το φως.
• Όχι — η ενέργεια φωτονίου κόκκινου φωτός είναι κάτω από το έργο εξόδου του νατρίου, ώστε κανένα ηλεκτρόνιο δεν εκτοξεύεται ανεξαρτήτως έντασης.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή sodium-photocell και πάτησε Επαναφορά. Το έργο εξόδου νατρίου είναι 2.28 eV.
2. Ενεργοποίησε τις ενδείξεις ενέργειας φωτονίου και κατάστασης φωτοεκπομπής.
3. Ρύθμισε το μήκος κύματος του φωτός για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη μέγιστη κινητική ενέργεια (0 αν κάτω από το κατώφλι).

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το K_max (άξονας y) έναντι του μήκους κύματος λ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Σε ποιο μήκος κύματος χτυπά το K_max το μηδέν;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε E_γ = hc/λ, μετά K_max = max(0, E_γ − φ) χρησιμοποιώντας φ = 2.28 eV. Σύγκρινε με τον πίνακα — επιβεβαίωσε ότι η δοκιμή του μεγαλύτερου μήκους κύματος δίνει K_max = 0.
2. Το μήκος κύματος κατωφλίου νατρίου είναι λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Εξήγησε γιατί οποιοδήποτε μεγαλύτερο μήκος κύματος (χαμηλότερη ενέργεια φωτονίου) δεν μπορεί ποτέ να εκτοξεύσει ηλεκτρόνιο από νάτριο, ό,τι κι αν είναι η ένταση του φωτός.

5 · Επέκταση

1. Διαφορετικά φωτοβολταϊκά υλικά επιλέγονται ώστε να έχουν έργα εξόδου ταιριασμένα με το ηλιακό φάσμα. Εξήγησε γιατί υλικό με ΥΨΗΛΟΤΕΡΟ έργο εξόδου θα σπαθάλαινε το μεγαλύτερο μέρος του ορατού φωτός του ήλιου αντί να το μετατρέπει σε ηλεκτρισμό.
2. Αυτό το πείραμα δείχνει ότι το K_max εξαρτάται από το μήκος κύματος (χρώμα), όχι από τη φωτεινότητα. Ποια φυσική ιδιότητα του φωτός ΑΛΛΑΖΕΙ πράγματι αν αυξήσεις τη φωτεινότητα σε σταθερό μήκος κύματος πάνω από το κατώφλι;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής