En ekte fotocelle: natriums arbeidsfunksjon

1 · Prediker

Natriums arbeidsfunksjon er 2,28 eV, som tilsvarer en terskelbølgelengde rundt 544 nm (gulgrønt lys). Ville rødt lys (rundt 650 nm) lose ut noen fotoelektroner fra natrium, uansett hvor lyst det er?

• Ja, hvis lyset er lyst nok.
• Det avhenger av hvor lenge lyset skinner.
• Nei — rødt lyss fotonenergi er under natriums arbeidsfunksjon, så ingen elektroner loses uansett intensitet.

2 · Oppsett

1. Åpne natriumfotocelle-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Natriums arbeidsfunksjon er 2,28 eV.
2. Aktiver fotonenergi- og fotoemisjonsstatus-avlesningene.
3. Sett lysets bølgelengde for hvert forsøk og registrer den maksimale kinetiske energien (0 hvis under terskelen).

3 · Samle inn data

Plott K_max (y-akse) mot bølgelengde λ (x-akse) for dine tre forsøk. Ved hvilken bølgelengde treffer K_max null?

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn E_γ = hc/λ, deretter K_max = max(0, E_γ − φ) med φ = 2,28 eV. Sammenlign med tabellen — bekreft at forsøket med lengst bølgelengde gir K_max = 0.
2. Natriums terskelbølgelengde er λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Forklar hvorfor enhver bølgelengde lengre enn denne (lavere fotonenergi) aldri kan lose ut et elektron fra natrium, uansett lysets intensitet.

5 · Utvid

1. Forskjellige fotovoltaiske materialer velges for å ha arbeidsfunksjoner tilpasset solspekteret. Forklar hvorfor et materiale med for HØY arbeidsfunksjon ville sløse med mesteparten av solens synlige lys i stedet for å omforme det til elektrisitet.
2. Dette eksperimentet viser at K_max avhenger av bølgelengden (fargen), ikke lysstyrken. Hvilken fysisk egenskap ved lyset ENDRER seg hvis du øker lysstyrken ved en fast bølgelengde over terskelen?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark