फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव: एक तीव्र ऊर्जा सीमा

1 · भविष्यवाणी

विभिन्न तरंग दैर्ध्य का प्रकाश कार्य फलन 2.3 eV वाली धातु से टकराता है। जब तक दोनों तरंग दैर्ध्य सीमा से ऊपर हैं, क्या एक नीला (shorter-wavelength) फोटॉन अधिक गतिज ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालता है?

• नहीं - गतिज ऊर्जा केवल प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करती है, तरंग दैर्ध्य पर नहीं।
• यह धातु के रंग पर निर्भर करता है, प्रकाश की तरंगदैर्घ्य पर नहीं।
• हाँ - सीमा से ऊपर, छोटी तरंग दैर्ध्य का मतलब उच्च फोटॉन ऊर्जा है, इसलिए उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों में अधिक गतिज ऊर्जा होती है।

2 · सेट अप

1. photoelectric-threshold प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। फोटोकेल का कार्य फ़ंक्शन 2.3 eV पर निश्चित है।
2. photon-energy और maximum-गतिज ऊर्जा रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करें और उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

आपके तीन परीक्षणों के लिए 1 /λ (x-अक्ष) के विरुद्ध प्लॉट K_max (y-अक्ष)। क्या रेखा सीधी है?

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, का उपयोग करके E_γ = hc/λ की गणना करें, फिर φ = 2.3 eV का उपयोग करके K_max = E_γ - φ की गणना करें। दोनों की तुलना तालिका से करें।
2. बताएं कि K_max फोटॉन ऊर्जा के साथ रैखिक रूप से क्यों बढ़ता है (और इसलिए 1/λ के साथ), एक बार जब आप सीमा से ऊपर हो जाते हैं, तो ढलान बिल्कुल 1 और y-intercept −φ के साथ।

5 · विस्तार

1. शास्त्रीय तरंग सिद्धांत ने भविष्यवाणी की है कि यदि आप काफी देर तक प्रतीक्षा करते हैं या तीव्रता बढ़ाते हैं तो मंद, low-frequency प्रकाश को भी अंततः इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देना चाहिए। बताएं कि आइंस्टीन के फोटॉन स्पष्टीकरण से पहले फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की तीव्र ऊर्जा सीमा (तीव्रता से स्वतंत्र) इतनी आश्चर्यजनक क्यों थी।
2. यदि आप समान तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश की तीव्रता को दोगुना कर दें, तो क्या K_max बदल जाएगा? इसके बजाय क्या बदलेगा?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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