Настоящий фотоэлемент: работа выхода натрия

1 · Прогноз

Работа выхода натрия 2.28 eV, что отвечает граничной длине волны около 544 nm (жёлто-зелёный свет). Выбьет ли красный свет (около 650 nm) хоть какие-то фотоэлектроны из натрия, каким бы ярким он ни был?

• Да, если свет достаточно яркий.
• Зависит от того, как долго светит свет.
• Нет — энергия фотонов красного света ниже работы выхода натрия, электроны не выбиваются независимо от интенсивности.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет натриевого фотоэлемента и нажмите «Сброс». Работа выхода натрия 2.28 eV.
2. Включите показания энергии фотона и статуса фотоиспускания.
3. Задайте длину волны света для каждой пробы и запишите максимальную кинетическую энергию (0 ниже порога).

3 · Сбор данных

Постройте K_max (ось y) против длины волны λ (ось x) для трёх проб. На какой длине волны K_max достигает нуля?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите E_γ = hc/λ, затем K_max = max(0, E_γ − φ) при φ = 2.28 эВ. Сравните с таблицей — убедитесь, что проба с самой длинной волной даёт K_max = 0.
2. Пороговая длина волны натрия λ_threshold = hc/φ ≈ 544 нм. Объясните, почему никакая более длинная волна (менее энергичный фотон) не может выбить электрон из натрия, какова бы ни была интенсивность света.

5 · Развитие

1. Разные фотоэлектрические материалы выбирают с работами выхода, согласованными со спектром Солнца. Объясните, почему материал со слишком ВЫСОКОЙ работой выхода тратил бы впустую большую часть видимого света вместо преобразования в электричество.
2. Этот эксперимент показывает, что K_max зависит от длины волны (цвета), а не яркости. А какое физическое свойство света меняется при повышении яркости на фиксированной длине волны выше порога?

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту