Fotoefekt: terav energiapiir

1 · Ennusta

Eri lainepikkustega valgus tabab metallit väljumistööga 2,3 eV. Niikaua kui mõlemad lainepikkused on üle piiri, kas sinisem (lühema lainepikkusega) footon väljastab elektroni suurema kineetilise energiga?

• Ei — kineetiline energia sõltub ainult valguse intensiivsusest, mitte lainepikkusest.
• See sõltub metalli värvist, mitte valguse lainepikkusest.
• Jah — üle piiri tähendab lühem lainepikkus suuremat footoni energiat, seega väljastatud elektronidel on rohkem kineetilist energiat.

2 · Seadista

1. Ava fotoefekti piiri eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Fotoelemendi väljumistöö on fikseeritud 2,3 eV.
2. Lülita sisse footoni energia ja maksimaalse kineetilise energia näidud.
3. Sea iga katse jaoks valguse lainepikkus ja kirjuta üles väljastatud elektronide maksimaalne kineetiline energia.

3 · Kogu andmeid

Joonista K_max (y-telg) 1/λ (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses E_γ = hc/λ, kasutades h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, seejärel K_max = E_γ − φ, kasutades φ = 2.3 eV. Võrdle mõlemat tabeliga.
2. Selgita, miks K_max kasvab lineaarselt footoni energiaga (ja seega 1/λ-ga), kui sa oled üle piiri, tõusuga täpselt 1 ja y-telje lõikepunkiga −φ.

5 · Laienda

1. Klassikaline laine teooria ennustas, et isegi hämar, madala sagedusega valgus peaks lõpuks elektrone väljastama, kui sa ootad piisavalt kaua või intensiivsust üles keerad. Selgita, miks fotoefekti terav energiapiir (intensiivsusest sõltumatu) oli nii üllatav enne Einsteini footoni selgitust.
2. Kui sa kahekordistaksid valguse intensiivsuse sama lainepikkuse juures, kas K_max muutuks? Mis muutuks selle asemel?

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte