Fotoelektrični učinak: oštar prag energije

1 · Predviđanje

Svjetlost različitih valnih duljina pogoduje metal s izlaznim radom od 2.3 eV. Dok god su obje valne duljine iznad praga, izbacuje li plaviji (kraćevalni) foton 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 = 3×10⁸ 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 točno 1 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