En verklig fotocell: natriums utträdesarbete

1 · Förutsäg

Natriums utträdesarbete är 2.28 eV, motsvarande en tröskelvåglängd runt 544 nm (gulgrönt ljus). Skulle rött ljus (runt 650 nm) slunga ut fotoelektroner från natrium, oavsett hur starkt det är?

• Ja, om ljuset är tillräckligt starkt.
• Det beror på hur länge ljuset lyser.
• Nej — rött ljus fotonenergi ligger under natriums utträdesarbete, så inga elektroner slungas ut oavsett intensitet.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Natriumfotocell och tryck på Återställ. Natriums utträdesarbete är 2.28 eV.
2. Aktivera avläsningarna av fotonenergi och fotoemissionsstatus.
3. Ställ in ljusets våglängd för varje försök och notera den maximala rörelseenergin (0 om under tröskeln).

3 · Samla data

Rita K_max (y-axeln) mot våglängden λ (x-axeln) för dina tre försök. Vid vilken våglängd når K_max noll?

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök E_γ = hc/λ, sedan K_max = max(0, E_γ − φ) med φ = 2.28 eV. Jämför med tabellen — bekräfta att försöket med längst våglängd ger K_max = 0.
2. Natriums tröskelvåglängd är λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Förklara varför varje våglängd som är längre än denna (lägre fotonenergi) aldrig kan slunga ut en elektron från natrium, oavsett ljusets intensitet.

5 · Utvidga

1. Olika fotovoltaiska material väljs ut för att ha utträdesarbeten anpassade till solspektrum. Förklara varför ett material med alltför HÖGT utträdesarbete skulle slösa bort det mesta av solens synliga ljus i stället för att omvandla det till elektricitet.
2. Detta experiment visar att K_max beror av våglängden (färgen), inte ljusstyrkan. Vilken fysikalisk egenskap hos ljuset ÄNDRAS om du ökar ljusstyrkan vid en fast våglängd över tröskeln?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik