Fényelektromos jelenség: éles energia-küszöb

1 · Jóslás

Különböző hullámhosszú fény érkezik egy 2.3 eV kilépési munkájú fémre. Amíg mindkét hullámhossz a küszöb felett van, nagyobb mozgási energiával löki-e ki az elektront egy kékebb (rövidebb hullámhosszú) foton?

• Nem — a mozgási energia csak a fény intenzitásától függ, nem a hullámhossztól.
• A fém színétől függ, nem a fény hullámhosszától.
• Igen — a küszöb felett a rövidebb hullámhossz nagyobb fotonenergiát jelent, tehát a kilépő elektronok több mozgási energiával bírnak.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a photoelectric-threshold előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A fotocella kilépési munkája 2.3 eV-ra rögzített.
2. Engedélyezd a fotonenergia- és maximális mozgásienergia-kijelzőket.
3. Állítsd be a fény hullámhosszát minden mérésnél, és rögzítsd a kilökött elektronok maximális mozgási energiáját.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a K_max-ot (y-tengely) az 1/λ-lel (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Egyenes-e a vonal?

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki az E_γ = hc/λ h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s használatával, majd K_max = E_γ − φ φ = 2.3 eV használatával. Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
2. Magyarázd meg, miért nő a K_max lineárisan a fotonenergiával (és ezért az 1/λ-lel), ha a küszöb felett vagy, pontosan 1 meredekséggel és −φ tengelymetszettel.

5 · Kiterjesztés

1. A klasszikus hullámelmélet azt jósolta, hogy még a halvány, alacsony frekvenciájú fény is idővel elektronokat lökne ki, ha elég sokáig vársz vagy felhangosítod. Magyarázd meg, miért volt olyan meglepő a fényelektromos jelenség éles energia-küszöbe (intenzitástól függetlenül) Einstein fotonmagyarázata előtt.
2. Ha megdupláznád a fény intenzitását ugyanazon a hullámhosszon, változna a K_max? Mi változna helyette?

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap