Kesan Fotoelektrik: Satu Ambang Tenaga Tajam

1 · Ramal

Cahaya panjang gelombang berbeza mengena logam dengan fungsi kerja 2.3 eV. Selagi kedua-dua panjang gelombang cukup pendek untuk melontarkan elektron langsung (tenaga fotonnya di atas tenaga ambang), adakah foton lebih biru (panjang gelombang lebih pendek) melontarkan elektron dengan tenaga kinetik lebih besar?

• Tidak -- tenaga kinetik bergantung hanya pada keamatan cahaya, bukan panjang gelombang.
• Ia bergantung pada warna logam, bukan panjang gelombang cahaya.
• Ya -- di atas ambang, panjang gelombang lebih pendek bermakna tenaga foton lebih tinggi, jadi elektron terlontar mempunyai tenaga kinetik lebih besar.

2 · Susun

1. Buka praset ambang-fotoelektrik dan tekan Set semula. Fungsi kerja fotosel ditetapkan pada 2.3 eV.
2. Aktifkan bacaan tenaga-foton dan tenaga-kinetik-maksimum.
3. Tetapkan panjang gelombang cahaya bagi setiap percubaan dan rekod tenaga kinetik maksimum elektron terlontar.

3 · Kumpul Data

Plot K_max (paksi-y) melawan 1/λ (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah garisnya lurus?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira E_γ = hc/λ menggunakan h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 2.998×10⁸ m/s, kemudian K_max = E_γ − φ menggunakan φ = 2.3 eV. Bandingkan kedua-duanya dengan jadual.
2. Terangkan mengapa K_max meningkat secara linear dengan tenaga foton (maka dengan 1/λ) setelah anda di atas ambang, dengan cerun hc (≈1240 eV·nm apabila λ dalam nm) dan pintasan-y −φ.

5 · Lanjutkan

1. Teori gelombang klasik meramalkan bahawa cahaya malap frekuensi rendah pun akhirnya akan melontarkan elektron jika anda tunggu cukup lama atau naikkan keamatan. Terangkan mengapa ambang tenaga tajam kesan fotoelektrik (bebas keamatan) begitu mengejutkan sebelum penjelasan foton Einstein.
2. Jika anda menggandakan keamatan cahaya pada panjang gelombang yang sama, adakah K_max berubah? Apa yang akan berubah sebaliknya?

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma