Efekt fotoelektryczny: ostry próg energetyczny

1 · Prognoza

Światło o różnych długościach fali pada na metal o pracy wyjścia 2.3 eV. Dopóki obie długości fali są powyżej progu, czy bardziej niebieski (krótszofalowy) foton wybija elektron z większą energią kinetyczną?

• Nie — energia kinetyczna zależy tylko od natężenia światła, nie od długości fali.
• To zależy od koloru metalu, nie od długości fali światła.
• Tak — powyżej progu krótsza fala znaczy wyższą energię fotonu, więc wybite elektrony mają więcej energii kinetycznej.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset progu fotoelektrycznego i naciśnij Reset. Praca wyjścia fotoogniwa jest stała 2.3 eV.
2. Włącz odczyty energii fotonu i maksymalnej energii kinetycznej.
3. Ustaw długość fali światła dla każdej próby i zapisz maksymalną energię kinetyczną wybitych elektronów.

3 · Zbieranie danych

Narysuj K_max (oś y) względem 1/λ (oś x) dla trzech prób. Czy linia jest prosta?

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz E_γ = hc/λ, używając h = 6.626×10⁻³⁴ J·s; c = 3×10⁸ m/s, a potem K_max = E_γ − φ przy φ = 2.3 eV. Porównaj obie wartości z tabelą.
2. Wyjaśnij, dlaczego K_max rośnie liniowo z energią fotonu (a więc z 1/λ) powyżej progu, o nachyleniu dokładnie 1 i przecięciu y równym −φ.

5 · Rozszerzenie

1. Klasyczna teoria falowa przewidywała, że nawet przygasłe, niskoczęstotliwościowe światło w końcu wybije elektrony, jeśli się poczeka albo podniesie natężenie. Wyjaśnij, dlaczego ostry próg energetyczny efektu fotoelektrycznego (niezależny od natężenia) był tak zaskakujący przed fotonowym wyjaśnieniem Einsteina.
2. Gdybyś podwoił natężenie światła przy tej samej długości fali, czy K_max by się zmieniło? Co zmieniłoby się zamiast tego?

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu