Częstotliwość graniczna jest to częstotliwość, przy której foton ma wystarczająco dużo energii, aby wybić elektron z atomu, ale nie na tyle, żeby posiadał on energię kinetyczną. Zatem możemy odczytać z wykresu:
Dane:
Rozwiązując to zadanie skorzystamy również z:
▶ zależności pomiędzy jednostkami energii: ,
▶ stałej Plancka: .
Szukane:
Rozwiązanie:
Naszym zadaniem jest wyznaczenie pracy wyjścia elektronów z fotokatody. Wybijanie elektronów przez fotony nazywa się efektem fotoelektrycznym i opisuje je równanie:
gdzie:
- energia padających na metal fotonów,
- praca wyjścia (energia niezbędna do uwolnienia elektronu z metalu),
- energia kinetyczna uzyskana przez wybity elektron.
Wiemy, że dla częstotliwości granicznej wybite elektrony nie posiadają energii kinetycznej, więc równanie upraszcza się do postaci:
Wiemy, że energia fotonu jest dana wzorem:
gdzie:
- stała Plancka,
- częstotliwość promieniowania.
Zapisując to równanie dla częstotliwości granicznej:
Podstawiając to do równania opisującego efekt fotoelektryczny:
Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:
Odpowiedź: Praca wyjścia elektronów z fotokatody wynosi .
Dane:
Szukane:
Rozwiązanie:
Naszym celem jest wyznaczenie wartości stałej Plancka na podstawie danych z wykresu oraz równania:
Z poprzedniego podpunktu wiemy, że praca wyjścia jest dana wzorem:
Podstawiając to do powyższego równania:
Powyższe równanie możemy przekształcić w taki sposób, żeby wyznaczyć z niego stałą Plancka:
Aby obliczyć stałą Plancka musimy jeszcze odczytać wartość energii kinetycznej dla wybranej częstotliwości fotonu. Z wykresu poniżej możemy wybrać taki punkt:
Punkt wybrany na wykresie ma dla . Podstawiając wartości do równania możemy obliczyć stałą Plancka:
Odpowiedź: Doświadczalna wartość stałej Plancka wynosi .
Ewelina Wysopal
Nauczycielka fizyki
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.
