Uma fotocélula real: a função de trabalho do sódio

1 · Prever

A função de trabalho do sódio é 2.28 eV, correspondendo a um comprimento de onda limite em torno de 544 nm (luz verde-amarela). A luz vermelha (em torno de 650 nm) ejetaria algum fotoelétron do sódio, não importa quão brilhante ela seja?

• Sim, se a luz for forte o suficiente.
• Depende de quanto tempo a luz brilha.
• Não – a energia do fóton da luz vermelha está abaixo da função de trabalho do sódio, então nenhum elétron é ejetado, independentemente da intensidade.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição da fotocélula de sódio e pressione Redefinir. A função trabalho do sódio é 2.28 eV.
2. Habilite as leituras de energia de fótons e status de fotoemissão.
3. Defina o comprimento de onda da luz para cada tentativa e registre a energia cinética máxima (0 se estiver abaixo do limite).

3 · Coletar Dados

Plote K_max (eixo y) em relação ao comprimento de onda λ (eixo x) para suas três tentativas. Em que comprimento de onda K_max atinge zero?

4 · Analisar

1. Para uma tentativa, calcule E_γ = hc/λ, então K_max = max(0, E_γ − φ) usando φ = 2.28 eV. Compare com a tabela - confirme se o teste de comprimento de onda mais longo fornece K_max = 0.
2. O comprimento de onda limite do sódio é λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Explique por que qualquer comprimento de onda maior que esse (menor energia do fóton) nunca pode ejetar um elétron do sódio, não importa a intensidade da luz.

5 · Aprofundar

1. Diferentes materiais fotovoltaicos são escolhidos para ter funções de trabalho adequadas ao espectro solar. Explique por que um material com uma função de trabalho muito ALTA desperdiçaria a maior parte da luz visível do sol em vez de convertê-la em eletricidade.
2. Este experimento mostra que K_max depende do comprimento de onda (cor), não do brilho. Que propriedade física da luz muda se você aumentar o brilho em um comprimento de onda fixo acima do limite?

A física por trás deste experimento

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