Fotosel Asli: Fungsi Kerja Natrium
1 · Memprediksi
Fungsi kerja natrium adalah 2,28 eV, sesuai dengan panjang gelombang ambang batas sekitar 544 nm (lampu kuning-hijau). Akankah lampu merah (sekitar 650 nm) mengeluarkan fotoelektron dari natrium, tidak peduli seberapa terangnya?
- Ya, jika cahayanya cukup terang.
- Itu tergantung pada berapa lama cahayanya bersinar.
- Tidak — energi foton lampu merah berada di bawah fungsi kerja natrium, sehingga tidak ada elektron yang dikeluarkan berapa pun intensitasnya.
2 · Pengaturan
- Buka preset natrium-fotosel dan tekan Reset. Fungsi kerja natrium adalah 2,28 eV.
- Aktifkan pembacaan energi foton dan status emisi foto.
- Tetapkan panjang gelombang cahaya untuk setiap percobaan dan catat energi kinetik maksimum (0 jika di bawah ambang batas).
3 · Kumpulkan Data
| Panjang gelombang λ (nm) | Energi foton E_γ (eV) | Energi kinetik maks K_max (eV) |
|---|---|---|
| 450.00 | ||
| 500.00 | ||
| 550.00 |
Plot K_max (sumbu y) terhadap panjang gelombang λ (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Pada panjang gelombang berapa K_max mencapai nol?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung E_γ = hc/λ, lalu K_max = max(0, E_γ − φ) menggunakan φ = 2.28 eV. Bandingkan dengan tabel — konfirmasi percobaan dengan panjang gelombang terpanjang menghasilkan K_max = 0.
- Panjang gelombang ambang natrium adalah λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Jelaskan mengapa panjang gelombang yang lebih panjang dari ini (energi foton lebih rendah) tidak akan pernah bisa mengeluarkan elektron dari natrium, tidak peduli intensitas cahayanya.
5 · Perluas
- Bahan fotovoltaik yang berbeda dipilih agar fungsi kerjanya disesuaikan dengan spektrum matahari. Jelaskan mengapa bahan dengan fungsi kerja yang terlalu TINGGI akan menyia-nyiakan sebagian besar cahaya tampak matahari dibandingkan mengubahnya menjadi listrik.
- Eksperimen ini menunjukkan K_max bergantung pada panjang gelombang (warna), bukan kecerahan. Sifat fisik cahaya apa yang berubah jika Anda meningkatkan kecerahan pada panjang gelombang tetap di atas ambang batas?
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Perilaku Ambang Batas
K_max = max(0, E_γ − φ): di bawah fungsi kerja, tidak ada fotoelektron yang dipancarkan terlepas dari intensitasnya — ambang batas tajam yang tidak dapat dijelaskan oleh gambaran cahaya (gelombang) klasik murni.