Valódi fotocella: a nátrium kilépési munkája

1 · Jóslás

A nátrium kilépési munkája 2.28 eV, ami kb. 544 nm-es (sárga-zöld fényű) küszöbhullamhossznak felel meg. Lökne-e ki bármilyen fotoelektront a vörös fény (kb. 650 nm), bármilyen fényes is?

• De, ha a fény elég fényes.
• Attól függ, mennyi ideig világít a fény.
• Nem — a vörös fény fotonenergiája a nátrium kilépési munkája alatt van, tehát intenzitástól függetlenül nem lökődik ki elektron.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a sodium-photocell előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A nátrium kilépési munkája 2.28 eV.
2. Engedélyezd a fotonenergia- és fotoemissziós-állapot kijelzőket.
3. Állítsd be a fény hullámhosszát minden mérésnél, és rögzítsd a maximális mozgási energiát (0, ha a küszöb alatt).

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a K_max-ot (y-tengely) a λ hullámhosszal (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Melyik hullámhossznál éri el a K_max a nullát?

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki az E_γ = hc/λ-t, majd K_max = max(0, E_γ − φ) φ = 2.28 eV használatával. Hasonlítsd a táblázathoz — erősítsd meg, hogy a leghosszabb hullámhosszú mérés K_max = 0-t ad.
2. A nátrium küszöbhullamhossza λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Magyarázd meg, miért soha nem lökhet ki elektront ennél hosszabb hullámhossz (kisebb fotonenergia) a nátriumból, bármekkora a fény intenzitása.

5 · Kiterjesztés

1. A különböző fotovoltaikus anyagokat úgy választják, hogy kilépési munkájuk a napspektrumhoz illeszkedjen. Magyarázd meg, miért pazarolná el a nap látható fényének nagy részét egy túl MAGAS kilépési munkájú anyag, ahelyett hogy villamosenergiává alakítaná.
2. Ez a kísérlet azt mutatja, hogy a K_max a hullámhossztól (színtől) függ, nem a fényerőtől. Melyik fizikai tulajdonsága változik a fénynek, ha növeled a fényerőt rögzített, a küszöb feletti hullámhosszon?

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap