కాంతి విద్యుత్ ప్రభావం: సూక్ష్మమైన శక్తి పరిమితి

1 · ఊహించండి

2.3 eV కార్యఫలనం గల లోహంపై వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాల కాంతి పడుతోంది. రెండు తరంగదైర్ఘ్యాలు ఎలక్ట్రాన్‌లను విరజిమ్మగలిగేంత చిన్నవిగా ఉన్నంత కాలం (వాటి ఫోటాన్ శక్తి పరిమితి శక్తికి పైన ఉన్నంత కాలం), మరింత నీలం (తక్కువ-తరంగదైర్ఘ్య) ఫోటాన్ ఎలక్ట్రాన్‌ను ఎక్కువ గతిజ శక్తితో విరజిమ్ముతుందా?

• లేదు — గతిజ శక్తి తరంగదైర్ఘ్యంపై కాదు, కాంతి తీవ్రతపైనే ఆధారపడుతుంది.
• ఇది కాంతి తరంగదైర్ఘ్యంపై కాదు, లోహపు రంగుపై ఆధారపడుతుంది.
• అవును — పరిమితి పైన, తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం అంటే ఎక్కువ ఫోటాన్ శక్తి, కాబట్టి విరజిమ్మబడిన ఎలక్ట్రాన్‌లు ఎక్కువ గతిజ శక్తిని కలిగి ఉంటాయి.

2 · అమరిక

1. photoelectric-threshold ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఫోటోసెల్ కార్యఫలనం 2.3 eV వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
2. ఫోటాన్-శక్తి, గరిష్ఠ-గతిజ-శక్తి రీడింగ్‌లను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సెట్ చేసి, విరజిమ్మబడిన ఎలక్ట్రాన్‌ల గరిష్ఠ గతిజ శక్తిని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం 1/λ (x-అక్షం) పై K_max (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ సరళంగా ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 2.998×10⁸ m/s ఉపయోగించి E_γ = hc/λ లెక్కించి, ఆపై φ = 2.3 eV ఉపయోగించి K_max = E_γ − φ. రెండింటినీ పట్టికతో పోల్చండి.
2. పరిమితి పైకి వెళ్ళాక, K_max ఫోటాన్ శక్తితో (అందువల్ల 1/λ తో) రేఖీయంగా ఎందుకు పెరుగుతుందో వివరించండి — hc వాలుతో (λ nm లో ఉన్నప్పుడు ≈1240 eV·nm), y-ఖండం −φ తో.

5 · విస్తరించండి

1. శాస్త్రీయ తరంగ సిద్ధాంతం ప్రకారం ఎంత మసకగా, తక్కువ-పౌనఃపున్య కాంతయినా సరిపోయినంత సేపు వేచి ఉండినా లేదా తీవ్రత పెంచినా చివరికి ఎలక్ట్రాన్‌లను విరజిమ్మగలదని అంచనా వేసింది. ఐన్‌స్టీన్ ఫోటాన్ వివరణ రాకముందు కాంతి విద్యుత్ ప్రభావపు సూక్ష్మమైన శక్తి పరిమితి (తీవ్రతతో సంబంధం లేనిది) ఎందుకు అంత ఆశ్చర్యకరమైందో వివరించండి.
2. అదే తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద కాంతి తీవ్రతను రెట్టింపు చేస్తే, K_max మారుతుందా? బదులుగా ఏమి మారుతుంది?

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు