Fotoelektrický jav: ostrý energetický prah

1 · Predikuj

Svetlo rôznych vlnových dĺžok dopadá na kov s výstupnou prácou 2.3 eV. Pokým obe vlnové dĺžky sú nad prahom, vyletí modrejší (kratšiovlnový) fotón elektrón s väčšou kinetickou energiou?

• Nie — kinetická energia závisí len na intenzite svetla, nie na vlnovej dĺžke.
• Závisí na farbe kovu, nie na vlnovej dĺžke svetla.
• Áno — nad prahom znamená kratšia vlnová dĺžka vyššiu energiu fotónu, takže vyletené elektróny majú viac kinetickej energie.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu fotoelektrický prah a stlač Resetovať. Výstupná práca fotobunky je pevne 2.3 eV.
2. Zapni odčítania energie fotónu a maximálnej kinetickej energie.
3. Nastav vlnovú dĺžku svetla pre každý pokus a zaznamenaj maximálnu kinetickú energiu vyletených elektrónov.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj K_max (os y) verzus 1/λ (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj E_γ = hc/λ s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, potom K_max = E_γ − φ s φ = 2.3 eV. Porovnaj obe s tabuľkou.
2. Vysvetli, prečo K_max rastie lineárne s energiou fotónu (a teda s 1/λ), keď si nad prahom, so sklonom presne 1 a úsekom na os y −φ.

5 · Rozšír

1. Klasická vlnová teória predikovala, že aj tlmené, nízkofrekvenčné svetlo by napokon vyletlo elektróny, keby si čakal dosť dlho alebo zvýšil intenzitu. Vysvetli, prečo ostrý energetický prah fotoelektrického javu (nezávislý na intenzite) bol tak prekvapujúci pred Einsteinovým vysvetlením fotónmi.
2. Keby si zdvojnásobil intenzitu svetla pri tej istej vlnovej dĺžke, zmenilo by sa K_max? Čo by sa zmenilo namiesto toho?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky