Fotoelektrični učinak: oštar prag energije

1 · Predviđanje

Svjetlost različitih valnih duljina pogađa metal s izlaznim radom od 2.3 eV. Dok god su obje valne duljine dovoljno kratke da uopće izbiju elektrone (njihova fotonska energija je iznad praga energije), izbacuje li foton kraće valne duljine (plaviji) elektron s više kinetičke energije?

• Ne — kinetička energija ovisi samo o jakosti svjetlosti, ne o valnoj duljini.
• Ovisi o boji metala, ne o valnoj duljini svjetlosti.
• Da — iznad praga, kraća valna duljina znači višu energiju fotona, pa izbačeni elektroni imaju više kinetičke energije.

2 · Postava

1. Otvori postav photoelectric-threshold i pritisni Resetiraj. Izlazni rad fotostanice fiksiran je na 2.3 eV.
2. Omogući očitanja energije fotona i maksimalne kinetičke energije.
3. Postavi valnu duljinu svjetlosti za svaki pokušaj i zabilježi maksimalnu kinetičku energiju izbačenih elektrona.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj K_max (y-os) naspram 1/λ (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj E_γ = hc/λ koristeći h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 2.998×10⁸ m/s, zatim K_max = E_γ − φ koristeći φ = 2.3 eV. Usporedi oba s tablicom.
2. Objasni zašto K_max raste linearno s energijom fotona (a time i s 1/λ) jednom kad si iznad praga, s nagibom hc (≈1240 eV·nm kada je λ u nm) i odsječkom na y-osi od −φ.

5 · Proširenje

1. Klasična valna teorija predviđala je da bi i tamno, niskofrekventno svjetlo na kraju izbacilo elektrone ako dovoljno dugo čekaš ili pojačaš jakost. Objasni zašto je oštar prag energije fotoelektričnog učinka (neovisan o jakosti) bio toliko iznenađujuć prije Einsteinovog objašnjenja fotonima.
2. Kad bi udvostručio jakost svjetlosti pri istoj valnoj duljini, bi li se K_max promijenio? Što bi se umjesto toga promijenilo?

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis