Een echte fotocel: de uittreearbeid van natrium

1 · Voorspel

De uittreearbeid van natrium is 2.28 eV, wat overeenkomt met een drempelgolflengte van ongeveer 544 nm (geelgroen licht). Zou rood licht (rond 650 nm) ooit foto-elektronen uit natrium stoten, hoe fel het ook is?

• Ja, als het licht fel genoeg is.
• Het hangt af van hoe lang het licht schijnt.
• Nee — de fotonenergie van rood licht ligt onder de uittreearbeid van natrium, dus er worden geen elektronen uitgestoten, ongeacht de intensiteit.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling sodium-photocell en druk op Herstel. De uittreearbeid van natrium is 2.28 eV.
2. Zet de aflezingen van fotonenergie en foto-emissiestatus aan.
3. Stel voor elke meting de golflengte van het licht in en noteer de maximale kinetische energie (0 onder de drempel).

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen K_max (y-as) uit tegen de golflengte λ (x-as). Bij welke golflengte valt K_max op nul?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting E_γ = hc/λ uit en daarna K_max = max(0, E_γ − φ) met φ = 2.28 eV. Vergelijk met de tabel — controleer dat de meting met de langste golflengte K_max = 0 geeft.
2. De drempelgolflengte van natrium is λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Leg uit waarom elke langere golflengte (lagere fotonenergie) nooit een elektron uit natrium kan stoten, wat de intensiteit van het licht ook is.

5 · Verdiep

1. Verschillende fotovoltaïsche materialen worden gekozen met uittreearbeiden die op het zonnespectrum zijn afgestemd. Leg uit waarom een materiaal met een TE HOGE uittreearbeid het grootste deel van het zichtbare zonlicht zou verspillen in plaats van het naar elektriciteit om te zetten.
2. Dit experiment laat zien dat K_max afhangt van de golflengte (kleur), niet van de helderheid. Welke natuurkundige eigenschap van het licht verandert er WEL als je bij een vaste golflengte boven de drempel de helderheid verhoogt?

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde