Fotoefektas: aštri energijos riba

1 · Spėk

Skirtingų bangų ilgių šviesa krenta ant metalo su 2.3 eV išlaisvinimo darbu. Kol abu bangos ilgiai viršija ribą, ar žalesnis (trumpesnio bangos ilgio) fotonas išmuša elektroną su didesne kinetine energija?

• Ne — kinetinė energija priklauso tik nuo šviesos intensyvumo, ne nuo bangos ilgio.
• Priklauso nuo metalo spalvos, ne nuo šviesos bangos ilgio.
• Taip — virš ribos trumpesnis bangos ilgis reiškia didesnę fotono energiją, tad išmušti elektronai turi daugiau kinetinės energijos.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Fotoefektas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Fotocelės išlaisvinimo darbas fiksuotas 2.3 eV.
2. Įjunk fotono energijos ir didžiausiosios kinetinės energijos rodmenis.
3. Nustatyk šviesos bangos ilgį kiekvienam bandymui ir užsirašyk didžiausiąją išmuštų elektronų kinetinę energiją.

3 · Rink duomenis

Braišyk K_max (y ašis) prieš 1/λ (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesi?

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok E_γ = hc/λ naudodamas h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, tada K_max = E_γ − φ naudodamas φ = 2.3 eV. Palygink abu su lentele.
2. Paaiškink, kodėl K_max didėja tiesiškai su fotono energija (tad ir su 1/λ), vos esi virš ribos, su nuolydžiu tiksliai 1 ir y-interceptu −φ.

5 · Išplėsk

1. Klasikinė bangų teorija prognozavo, kad net blanki, žemo dažnio šviesa galiausiai išmuštų elektronus, jei pakaktų laiko ar pakeltum intensyvumą. Paaiškink, kodėl fotoefekto aštri energijos riba (nepriklausoma nuo intensyvumo) buvo toks netikėtumas prieš Einšteino fotono paaiškinimą.
2. Jei padvigubintum šviesos intensyvumą tuo pačiu bangos ilgiu, ar K_max pasikeistų? Kas vietoj to pasikeistų?

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai