O fotocelulă reală: funcția de lucru a sodiului

1 · Prezice

Funcția de lucru a sodiului este 2.28 eV, corespunzând unei lungimi de undă prag în jur de 544 nm (lumină galben-verde). Ar smulge lumina roșie (în jur de 650 nm) vreun fotoelectron din sodiu, indiferent cât de intensă este?

• Da, dacă lumina este suficient de intensă.
• Depinde de cât timp strălucește lumina.
• Nu — energia fotonului luminii roșii este sub funcția de lucru a sodiului, deci niciun electron nu este smuls, indiferent de intensitate.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea sodium-photocell și apasă Resetează. Funcția de lucru a sodiului este 2.28 eV.
2. Activează citirile energiei fotonului și stării de fotoemisie.
3. Setează lungimea de undă a luminii pentru fiecare încercare și înregistrează energia cinetică maximă (0 dacă e sub prag).

3 · Colectează date

Plotează K_max (axa y) în funcție de lungimea de undă λ (axa x) pentru cele trei încercări. La ce lungime de undă atinge K_max zero?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează E_γ = hc/λ, apoi K_max = max(0, E_γ − φ) folosind φ = 2.28 eV. Compară cu tabelul — confirmă faptul că încercarea cu cea mai lungă lungime de undă dă K_max = 0.
2. Lungimea de undă prag a sodiului este λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Explică de ce orice lungime de undă mai mare decât aceasta (energie mai mică a fotonului) nu poate niciodată smulge un electron din sodiu, indiferent de intensitatea luminii.

5 · Extinde

1. Materialele fotovoltaice diferite sunt alese să aibă funcții de lucru potrivite spectrului solar. Explică de ce un material cu funcție de lucru prea ÎNALTĂ ar irosi cea mai mare parte a luminii vizibile a soarelui în loc să o convertească în electricitate.
2. Acest experiment arată că K_max depinde de lungimea de undă (culoare), nu de luminozitate. Ce proprietate fizică a luminii SE schimbă dacă mărești luminozitatea la o lungime de undă fixă peste prag?

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit