Фотоэффект: резкий энергетический порог

1 · Прогноз

Свет разных длин волн падает на металл с работой выхода 2.3 eV. Пока обе длины волны выше порога, выбивает ли более синий (коротковолновый) фотон электрон с большей кинетической энергией?

• Нет — кинетическая энергия зависит только от интенсивности света, не от длины волны.
• Зависит от цвета металла, а не длины волны света.
• Да — выше порога более короткая длина волны значит большую энергию фотона, и выбитые электроны имеют больше кинетической энергии.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет красной границы фотоэффекта и нажмите «Сброс». Работа выхода фотоэлемента фиксирована на 2.3 eV.
2. Включите показания энергии фотона и максимальной кинетической энергии.
3. Задайте длину волны света для каждой пробы и запишите максимальную кинетическую энергию выбитых электронов.

3 · Сбор данных

Постройте K_max (ось y) против 1/λ (ось x) для трёх проб. Линия прямая?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите E_γ = hc/λ, используя h = 6.626×10⁻³⁴ Дж·с; c = 3×10⁸ м/с, затем K_max = E_γ − φ при φ = 2.3 эВ. Сравните оба значения с таблицей.
2. Объясните, почему K_max линейно растёт с энергией фотона (значит и с 1/λ) выше порога, с наклоном ровно 1 и пересечением с осью −φ.

5 · Развитие

1. Классическая волновая теория предсказывала, что даже тусклый низкочастотный свет со временем выбьет электроны, если подождать или поднять интенсивность. Объясните, почему резкий энергетический порог фотоэффекта (не зависящий от интенсивности) был так удивителен до фотонного объяснения Эйнштейна.
2. Если удвоить интенсивность света при той же длине волны, изменится ли K_max? Что изменится вместо этого?

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту