Den fotoelektriska effekten: en skarp energitröskel

1 · Förutsäg

Ljus med olika våglängder träffar en metall med utträdesarbetet 2.3 eV. Så länge båda våglängderna ligger över tröskeln, slungar då en blåare (kortvågigare) foton ut en elektron med högre rörelseenergi?

• Nej — rörelseenergin beror bara av ljusets intensitet, inte våglängden.
• Det beror på metallens färg, inte ljusets våglängd.
• Ja — över tröskeln betyder kortare våglängd högre fotonenergi, så utslungade elektroner får högre rörelseenergi.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Fotoelektrisk tröskel och tryck på Återställ. Fotocellens utträdesarbete är fast på 2.3 eV.
2. Aktivera avläsningarna av fotonenergi och maximal rörelseenergi.
3. Ställ in ljusets våglängd för varje försök och notera den maximala rörelseenergin hos utslungade elektroner.

3 · Samla data

Rita K_max (y-axeln) mot 1/λ (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rät?

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök E_γ = hc/λ med h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, sedan K_max = E_γ − φ med φ = 2.3 eV. Jämför båda med tabellen.
2. Förklara varför K_max växer linjärt med fotonenergin (och därmed med 1/λ) när du är över tröskeln, med lutningen exakt 1 och skärningen i y vid −φ.

5 · Utvidga

1. Klassisk vågteori förutsade att även svagt, lågfrekvent ljus så småningom skulle slunga ut elektroner om man väntade tillräckligt länge eller vevade upp intensiteten. Förklara varför den fotoelektriska effektens skarpa energitröskel (oberoende av intensitet) var så förvånande före Einsteins fotonförklaring.
2. Om du fördubblade ljusets intensitet vid samma våglängd, skulle K_max ändras? Vad skulle ändras i stället?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik