Prawdziwe fotoogniwo: praca wyjścia sodu

1 · Prognoza

Praca wyjścia sodu wynosi 2.28 eV, co odpowiada progowej długości fali około 544 nm (światło żółtozielone). Czy czerwone światło (około 650 nm) wybije z sodu jakiekolwiek fotoelektrony, niezależnie od jasności?

• Tak, jeśli światło jest wystarczająco jasne.
• To zależy od tego, jak długo światło świeci.
• Nie — energia fotonu czerwonego światła jest poniżej pracy wyjścia sodu, więc żadne elektrony nie są wybijane niezależnie od natężenia.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset fotoogniwa sodowego i naciśnij Reset. Praca wyjścia sodu wynosi 2.28 eV.
2. Włącz odczyty energii fotonu i statusu fotoemisji.
3. Ustaw długość fali światła dla każdej próby i zapisz maksymalną energię kinetyczną (0 poniżej progu).

3 · Zbieranie danych

Narysuj K_max (oś y) względem długości fali λ (oś x) dla trzech prób. Przy jakiej długości fali K_max osiąga zero?

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz E_γ = hc/λ, a potem K_max = max(0, E_γ − φ) przy φ = 2.28 eV. Porównaj z tabelą — potwierdź, że próba o najdłuższej fali daje K_max = 0.
2. Długość fali progowa sodu to λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Wyjaśnij, dlaczego żadna dłuższa fala (mniej energetyczny foton) nie może nigdy wybić elektronu z sodu, jakakolwiek by nie była intensywność światła.

5 · Rozszerzenie

1. Różne materiały fotowoltaiczne dobiera się tak, by ich prace wyjścia pasowały do widma słonecznego. Wyjaśnij, dlaczego materiał o zbyt WYSOKIEJ pracy wyjścia zmarnowałby większość widzialnego światła słońca zamiast zamienić je na elektryczność.
2. Ten eksperyment pokazuje, że K_max zależy od długości fali (koloru), nie jasności. Jaka właściwość fizyczna światła zmienia się przy zwiększeniu jasności przy stałej długości fali powyżej progu?

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu