एक वास्तविक फोटोसेल: सोडियम का कार्य-फलन

1 · भविष्यवाणी

सोडियम का कार्य फ़ंक्शन 2.28 eV है, जो 544 एनएम (yellow-green प्रकाश) के आसपास एक थ्रेशोल्ड तरंग दैर्ध्य के अनुरूप है। क्या लाल प्रकाश (650 एनएम के आसपास) सोडियम से किसी भी फोटोइलेक्ट्रॉन को बाहर निकाल देगा, चाहे वह कितना भी चमकीला क्यों न हो?

• हाँ, यदि प्रकाश पर्याप्त उज्ज्वल हो।
• यह इस पर निर्भर करता है कि प्रकाश कितनी देर तक चमकता है।
• नहीं - लाल प्रकाश की फोटॉन ऊर्जा सोडियम के कार्य फलन से कम है, इसलिए तीव्रता की परवाह किए बिना कोई भी इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित नहीं होता है।

2 · सेट अप

1. sodium-photocell प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। सोडियम का कार्य फलन 2.28 eV है।
2. photon-energy और photoemission-status रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करें और अधिकतम गतिज ऊर्जा (0 यदि सीमा से नीचे है) रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए तरंग दैर्ध्य λ (x-अक्ष) के विरुद्ध K_max (y-अक्ष) प्लॉट करें। किस तरंग दैर्ध्य पर K_max शून्य पर पहुँचता है?

4 · विश्लेषण करें

1. …फिर φ = 2.28 eV लेकर K_max = max(0, E_γ − φ) की गणना करें। तालिका से तुलना करें — पुष्टि करें कि सबसे लंबी तरंगदैर्घ्य वाला परीक्षण K_max = 0 देता है।
2. सोडियम की देहली तरंगदैर्घ्य λ_threshold = hc/φ ≈ 544 एनएम है। बताएं कि इससे अधिक लंबी तरंगदैर्ध्य (कम फोटॉन ऊर्जा) कभी भी सोडियम से इलेक्ट्रॉन को बाहर क्यों नहीं निकाल सकती, चाहे प्रकाश की तीव्रता कुछ भी हो।

5 · विस्तार

1. सौर स्पेक्ट्रम से मेल खाने वाले कार्य कार्यों के लिए विभिन्न फोटोवोल्टिक सामग्रियों को चुना जाता है। बताएं कि क्यों बहुत अधिक कार्य क्षमता वाली सामग्री सूर्य की अधिकांश दृश्य रोशनी को बिजली में परिवर्तित करने के बजाय बर्बाद कर देगी।
2. यह प्रयोग दर्शाता है कि K_max तरंग दैर्ध्य (रंग) पर निर्भर करता है, चमक पर नहीं। यदि आप सीमा से ऊपर एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर चमक बढ़ाते हैं तो प्रकाश की कौन सी भौतिक संपत्ति बदल जाती है?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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