Tế bào quang điện thực: Chức năng hoạt động của natri
1 · Dự đoán
Công năng của natri là 2,28 eV, tương ứng với bước sóng ngưỡng khoảng 544 nm (ánh sáng vàng lục). Liệu ánh sáng đỏ (khoảng 650 nm) có đẩy ra bất kỳ quang điện tử nào khỏi natri không, bất kể nó sáng đến mức nào?
- Có, nếu ánh sáng đủ sáng.
- Nó phụ thuộc vào thời gian ánh sáng chiếu sáng.
- Không - năng lượng photon của ánh sáng đỏ thấp hơn công năng của natri, do đó không có electron nào bị bật ra bất kể cường độ.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước tế bào quang điện natri và nhấn Đặt lại. Công năng của natri là 2,28 eV.
- Kích hoạt tính năng đọc trạng thái năng lượng photon và quang phát xạ.
- Đặt bước sóng ánh sáng cho mỗi lần thử và ghi lại động năng cực đại (0 nếu dưới ngưỡng).
3 · Thu thập dữ liệu
| Bước sóng λ (nm) | Năng lượng photon E_γ (eV) | Động năng cực đại K_max (eV) |
|---|---|---|
| 450.00 | ||
| 500.00 | ||
| 550.00 |
Vẽ đồ thị K_max (trục y) theo bước sóng λ (trục x) cho ba lần thử của bạn. Ở bước sóng nào K_max đạt 0?
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính E_γ = hc/λ, sau đó tính K_max = max( 0 , E_γ − φ) sử dụng φ = 2.28 eV. So sánh với bảng — xác nhận lần thử bước sóng dài nhất cho ra K_max = 0 .
- Bước sóng ngưỡng của natri là λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Giải thích tại sao bất kỳ bước sóng nào dài hơn bước sóng này (năng lượng photon thấp hơn) không bao giờ có thể đẩy một electron ra khỏi natri, bất kể cường độ ánh sáng.
5 · Gia hạn
- Các vật liệu quang điện khác nhau được chọn để có chức năng hoạt động phù hợp với quang phổ mặt trời. Giải thích tại sao một vật liệu có công năng quá CAO sẽ lãng phí phần lớn ánh sáng nhìn thấy của mặt trời thay vì chuyển nó thành điện năng.
- Thí nghiệm này cho thấy K_max phụ thuộc vào bước sóng (màu sắc) chứ không phải độ sáng. Tính chất vật lý nào của ánh sáng KHÔNG thay đổi nếu bạn tăng độ sáng ở bước sóng cố định trên ngưỡng?
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Hành vi ngưỡng
K_max = max( 0 , E_γ − φ): dưới hàm công, không có quang điện tử nào được phát ra bất kể cường độ — một ngưỡng sắc nét mà hình ảnh ánh sáng (sóng) thuần túy cổ điển không thể giải thích được.