Справжній фотоелемент: робота виходу натрію

1 · Прогноз

Робота виходу натрію 2.28 eV відповідає пороговій довжині хвилі близько 544 nm (жовто-зелене світло). Чи виб'є червоне світло (близько 650 nm) якісь фотоелектрони з натрію, якою б яскравою воно не було?

• Так, якщо світло достатньо яскраве.
• Залежить від того, як довго світить світло.
• Ні — енергія фотона червоного світла нижча за роботу виходу натрію, тож електронів не вибивається незалежно від інтенсивності.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет натрієвого фотоелемента та натисніть «Скинути». Робота виходу натрію 2.28 eV.
2. Увімкніть покази енергії фотона та стану фотоемісії.
3. Задайте довжину хвилі світла для кожного заміру та запишіть максимальну кінетичну енергію (0, якщо нижче порогу).

3 · Збір даних

Побудуйте K_max (вісь y) проти довжини хвилі λ (вісь x) для трьох замірів. На якій довжині хвилі K_max сягає нуля?

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть E_γ = hc/λ, потім K_max = max(0, E_γ − φ) з φ = 2.28 eV. Порівняйте з таблицею — підтвердьте, що найдовшохвильовий замір дає K_max = 0.
2. Порогова довжина хвилі натрію λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Поясніть, чому будь-яка довша довжина хвилі (менша енергія фотона) ніколи не може вибити електрон з натрію, якою б не була інтенсивність світла.

5 · Поглиблення

1. Різні фотоелектричні матеріали обирають із роботами виходу, узгодженими з сонячним спектром. Поясніть, чому матеріал із занадто ВИСОКОЮ роботою виходу витрачав би більшість видимого світла Сонця, замість перетворювати його на електрику.
2. Цей експеримент показує, що K_max залежить від довжини хвилі (кольору), не від яскравості. Яка фізична властивість світла ЗМІНЮЄТЬСЯ, якщо збільшити яскравість за фіксованої довжини хвилі над порогом?

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту