Efectul fotoelectric: un prag ascuțit de energie

1 · Prezice

Lumină de lungimi de undă diferite lovește un metal cu funcția de lucru 2.3 eV. Atâta timp cât ambele lungimi de undă sunt peste prag, un foton mai albastru (lungime de undă mai scurtă) smulge un electron cu mai multă energie cinetică?

• Nu — energia cinetică depinde doar de intensitatea luminii, nu de lungimea de undă.
• Depinde de culoarea metalului, nu de lungimea de undă a luminii.
• Da — peste prag, lungime de undă mai scurtă înseamnă energie mai mare a fotonului, deci electronii smulși au mai multă energie cinetică.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea photoelectric-threshold și apasă Resetează. Funcția de lucru a fotocelulei este fixă la 2.3 eV.
2. Activează citirile energiei fotonului și energiei cinetică maxime.
3. Setează lungimea de undă a luminii pentru fiecare încercare și înregistrează energia cinetică maximă a electronilor smulși.

3 · Colectează date

Plotează K_max (axa y) în funcție de 1/λ (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează E_γ = hc/λ folosind h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, apoi K_max = E_γ − φ folosind φ = 2.3 eV. Compară ambele cu tabelul.
2. Explică de ce K_max crește liniar cu energia fotonului (și deci cu 1/λ) odată ce ești peste prag, cu panta exact 1 și ordonata la origine −φ.

5 · Extinde

1. Teoria ondulatorie clasică prezicea că chiar și lumină slabă, de joasă frecvență, ar trebui în final să smulgă electroni dacă aștepți suficient sau mărești intensitatea. Explică de ce pragul ascuțit de energie al efectului fotoelectric (independent de intensitate) a fost atât de surprinzător înainte de explicația cu fotoni a lui Einstein.
2. Dacă ai dubla intensitatea luminii la aceeași lungime de undă, s-ar schimba K_max? Ce s-ar schimba în loc?

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit