Skutočná fotobunka: výstupná práca sodíka

1 · Predikuj

Výstupná práca sodíka je 2.28 eV, zodpovedajúc prahovej vlnovej dĺžke okolo 544 nm (žlto-zelené svetlo). Vyletí červené svetlo (okolo 650 nm) nejaké fotoelektróny zo sodíka, nezávisle na tom, aké jasné je?

• Áno, ak je svetlo dosť jasné.
• Závisí na tom, ako dlho svetlo svieti.
• Nie — energia fotónu červeného svetla je pod výstupnou prácou sodíka, takže žiadne elektróny nie sú vyletené bez ohľadu na intenzitu.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu sodíková fotobunka a stlač Resetovať. Výstupná práca sodíka je 2.28 eV.
2. Zapni odčítania energie fotónu a stavu fotoemisie.
3. Nastav vlnovú dĺžku svetla pre každý pokus a zaznamenaj maximálnu kinetickú energiu (0, ak pod prahom).

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj K_max (os y) verzus vlnovú dĺžku λ (os x) pre svoje tri pokusy. Pri akej vlnovej dĺžke K_max dopadne na nulu?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj E_γ = hc/λ, potom K_max = max(0, E_γ − φ) s φ = 2.28 eV. Porovnaj s tabuľkou — potvrď, že pokus s najdlhšou vlnovou dĺžkou dáva K_max = 0.
2. Prahová vlnová dĺžka sodíka je λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Vysvetli, prečo akákoľvek dlhšia vlnová dĺžka (nižšia energia fotónu) nemôže nikdy vyletieť elektrón zo sodíka bez ohľadu na intenzitu svetla.

5 · Rozšír

1. Rôzne fotovoltické materiály sú volené tak, aby mali výstupné práce zodpovedajúce solárnemu spektru. Vysvetli, prečo materiál s príliš VYSOKOU výstupnou prácou by premárnil väčšinu viditeľného svetla Slnka namiesto premeny na elektrinu.
2. Tento experiment ukazuje, že K_max závisí na vlnovej dĺžke (farbe), nie jase. Aká fyzikálna vlastnosť svetla SA mení, ak zvýšiš jas pri pevnej vlnovej dĺžke nad prahom?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky