ஒளிமின் விளைவு: ஒரு கூர்மையான ஆற்றல் வாசல்

1 · கணிப்பு

வெவ்வேறு அலைநீளங்களின் ஒளி, 2.3 eV வேலைச் சார்பு கொண்ட ஒரு உலோகத்தைத் தாக்குகிறது. இரண்டு அலைநீளங்களும் எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்ற போதுமான குறுகியவையாக (அவற்றின் ஃபோட்டான் ஆற்றல் வாசல் ஆற்றலுக்கு மேல்) இருக்கும் வரை, அதிக நீல (குறைவான அலைநீள) ஃபோட்டான் அதிக இயக்க ஆற்றல் கொண்ட எலக்ட்ரானை வெளியேற்றுமா?

• இல்லை — இயக்க ஆற்றல் அலைநீளத்தை அல்ல, ஒளியின் செறிவை மட்டுமே சார்ந்தது.
• ஒளியின் அலைநீளத்தை அல்ல, உலோகத்தின் நிறத்தை சார்ந்தது.
• ஆம் — வாசலுக்கு மேலே, குறைவான அலைநீளம் என்பது உயர் ஃபோட்டான் ஆற்றல், எனவே வெளியேறும் எலக்ட்ரான்கள் அதிக இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கும்.

2 · அமைப்பு

1. photoelectric-threshold முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். ஒளிமின் கலத்தின் வேலைச் சார்பு 2.3 eV நிலையானது.
2. ஃபோட்டான்-ஆற்றல் மற்றும் அதிகபட்ச-இயக்க-ஆற்றல் வாசிப்புகளை இயக்குங்கள்.
3. ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் ஒளியின் அலைநீளத்தை அமைத்து, வெளியேறும் எலக்ட்ரான்களின் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றலைப் பதிவு செய்யுங்கள்.

3 · தரவு சேகரி

உங்கள் மூன்று முயற்சிகளுக்கும், 1/λ (x-அச்சு) எதிராக K_max (y-அச்சு)-ஐ வரையுங்கள். கோடு நேராக உள்ளதா?

4 · பகுப்பாய்வு

1. ஒரு முயற்சிக்கு, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 2.998×10⁸ m/s பயன்படுத்தி E_γ = hc/λ கணக்கிட்டு, பின்னர் φ = 2.3 eV பயன்படுத்தி K_max = E_γ − φ கணக்கிடுங்கள். இரண்டையும் அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
2. வாசலுக்கு மேலே இருக்கும்போது, K_max ஏன் ஃபோட்டான் ஆற்றலுடன் (எனவே 1/λ உடன்) நேரியலாக அதிகரிக்கிறது — hc சாய்வு (λ nm-இல் இருந்தால் ≈1240 eV·nm) மற்றும் y-வெட்டு −φ உடன் — என்று விளக்குங்கள்.

5 · நீட்டிப்பு

1. செவ்வியல் அலைக் கொள்கை, போதுமான நேரம் காத்திருந்தாலோ செறிவை உயர்த்தினாலோ, மங்கலான, குறைந்த-அதிர்வெண் ஒளி கூட இறுதியில் எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றும் என்று கணித்தது. ஐன்ஸ்டைனின் ஃபோட்டான் விளக்கத்திற்கு முன்பு, ஒளிமின் விளைவின் கூர்மையான ஆற்றல் வாசல் (செறிவிலிருந்து சுயாதீனமானது) ஏன் அவ்வளவு ஆச்சரியமாக இருந்தது என்று விளக்குங்கள்.
2. அதே அலைநீளத்தில் ஒளியின் செறிவை இரட்டிப்பாக்கினால், K_max மாறுமா? அதற்கு பதிலாக என்ன மாறும்?

இந்த சோதனையின் பின்னணி இயற்பியல்

← சோதனைக்குத் திரும்பு

138 இலவச அச்சிடக்கூடிய இயற்பியல் ஆய்வகப் பணித்தாள்கள்