ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก เกณฑ์พลังงานที่คมชัด

1 · ทำนาย

แสงความยาวคลื่นต่างกันตกใส่โลหะที่มีฟังก์ชันงาน 2.3 eV ตราบใดที่ทั้งสองความยาวคลื่นพ้นเกณฑ์ โฟตอนสีน้ำเงินกว่า (ความยาวคลื่นสั้นกว่า) จะดีดอิเล็กตรอนออกด้วยพลังงานจลน์มากกว่าหรือไม่

• ไม่ — พลังงานจลน์ขึ้นกับความเข้มแสงเท่านั้น ไม่ใช่ความยาวคลื่น
• ขึ้นกับสีของโลหะ ไม่ใช่ความยาวคลื่นของแสง
• ใช่ — เหนือเกณฑ์ ความยาวคลื่นสั้นกว่าหมายถึงพลังงานโฟตอนสูงกว่า อิเล็กตรอนที่ดีดออกจึงมีพลังงานจลน์มากกว่า

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ photoelectric-threshold แล้วกดรีเซ็ต ฟังก์ชันงานของโฟโตเซลล์ตายตัวที่ 2.3 eV
2. เปิดค่าแสดงพลังงานโฟตอนและพลังงานจลน์สูงสุด
3. ตั้งความยาวคลื่นของแสงในแต่ละรอบแล้วบันทึกพลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอนที่ดีดออก

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต K_max (แกน y) กับ 1/λ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เส้นตรงหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ E_γ = hc/λ โดยใช้ h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s แล้วหา K_max = E_γ − φ โดยใช้ φ = 2.3 eV เทียบทั้งสองค่ากับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใด K_max จึงเพิ่มเชิงเส้นกับพลังงานโฟตอน (และจึงกับ 1/λ) เมื่อพ้นเกณฑ์ขึ้นไป ด้วยความชัน 1 พอดี และจุดตัด y เท่ากับ −φ

5 · ต่อยอด

1. ทฤษฎีคลื่นคลาสสิกทำนายว่าแสงหรี่ความถี่ต่ำแม้ต้องรอนานหรือเพิ่มความเข้ม ก็ควรดีดอิเล็กตรอนออกได้ในที่สุด อธิบายว่าเหตุในเกณฑ์พลังงานคมชัด (ไม่ขึ้นกับความเข้ม) ของปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกจึงน่าประหลาดใจก่อนคำอธิบายโฟตอนของไอน์สไตน์
2. ถ้าเพิ่มความเข้มแสงเป็นสองเท่าที่ความยาวคลื่นเดิม K_max จะเปลี่ยนหรือไม่ แล้วอะไรจะเปลี่ยน

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง