Fotoelektrik Etkisi: Keskin Bir Enerji Eşiği

1 · Tahmin Et

Farklı dalga boylarındaki ışık, iş fonksiyonu 2,3 eV olan bir metale çarpıyor. Her iki dalga boyu da en azından elektron fırlatacak kadar kısa olduğu sürece (foton enerjileri eşik enerjisinin üzerinde), daha mavi (daha kısa dalga boylu) bir foton, daha fazla kinetik enerjiye sahip bir elektronu fırlatır mı?

• Hayır — kinetik enerji dalga boyuna değil yalnızca ışık yoğunluğuna bağlıdır.
• Işığın dalga boyuna değil, metalin rengine bağlıdır.
• Evet - eşiğin üzerinde, daha kısa dalga boyu daha yüksek foton enerjisi anlamına gelir, dolayısıyla fırlatılan elektronlar daha fazla kinetik enerjiye sahiptir.

2 · Kurulum

1. Fotoelektrik eşik ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Fotoselin çalışma fonksiyonu 2,3 ​​eV'de sabitlenmiştir.
2. Foton enerjisi ve maksimum kinetik enerji okumalarını etkinleştirin.
3. Her deneme için ışığın dalga boyunu ayarlayın ve çıkarılan elektronların maksimum kinetik enerjisini kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Üç denemeniz için K_max'ı (y-ekseni) 1/λ'ya (x-ekseni) karşı çizin. Çizgi düz mü?

4 · Analiz et

1. Bir deneme için, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 2.998×10⁸ m/s, kullanarak E_γ = hc/λ'yi, ardından φ = 2.3 eV kullanarak K_max = E_γ − φ'yi hesaplayın. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
2. Eşiğin üzerine çıktığınızda K_max'ın neden foton enerjisiyle (ve dolayısıyla 1/λ ile) doğrusal olarak arttığını, eğimin hc olduğunu (λ nm cinsinden olduğunda ≈1240 eV·nm) ve y kesişiminin −φ olduğunu açıklayın.

5 · Uzat

1. Klasik dalga teorisi, yeterince uzun süre beklerseniz veya yoğunluğu artırırsanız, loş, düşük frekanslı ışığın bile sonunda elektronları çıkaracağını öngördü. Einstein'ın foton açıklamasından önce fotoelektrik etkinin keskin enerji eşiğinin (yoğunluktan bağımsız olarak) neden bu kadar şaşırtıcı olduğunu açıklayın.
2. Aynı dalga boyunda ışığın yoğunluğunu iki katına çıkarırsanız K_max değişir mi? Bunun yerine ne değişirdi?

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön

138 Ücretsiz Yazdırılabilir Fizik Laboratuvarı Çalışma Kağıdı