Όταν φως πέφτει σε μέταλλο, μπορεί να βγάλει ηλεκτρόνια από αυτό. Ο Einstein το 1905 εξήγησε το φαινόμενο θεωρώντας ότι το φως αποτελείται από φωτόνια ενέργειας h·f, και έδωσε την εξίσωση K = h·f − φ.
Γ΄ Λυκείου · Φυσική · 30 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: φως που πέφτει σε μέταλλο απελευθερώνει ηλεκτρόνια (φωτοηλεκτρόνια), που απορροφούν αρκετή ενέργεια για να νικήσουν τις δυνάμεις που τα κρατούν.
Διάταξη: σωλήνας υψηλού κενού με κάθοδο από αλκαλιμέταλλο (K ή Cs) που φωτίζεται, άνοδο που συλλέγει τα ηλεκτρόνια, ποτενσιόμετρο για την τάση και μικροαμπερόμετρο για το ρεύμα.
Πειραματικά: ηλεκτρόνια βγαίνουν μόνο αν η συχνότητα φτάνει τη συχνότητα κατωφλίου f₀ του μετάλλου· ο αριθμός τους ανά δευτερόλεπτο είναι ανάλογος της έντασης του φωτός· η ταχύτητά τους εξαρτάται μόνο από τη συχνότητα.
Ρεύμα υπάρχει και με μηδενική ή λίγο αρνητική τάση· η τάση όπου μηδενίζεται λέγεται τάση αποκοπής V₀.
Έργο εξαγωγής φ είναι η ελάχιστη ενέργεια για να βγει ένα ηλεκτρόνιο και αλλάζει από μέταλλο σε μέταλλο. Η κλασική θεωρία δεν εξηγεί γιατί μετρά η συχνότητα και όχι η ένταση.
Ο Einstein (1905): το φως αποτελείται από φωτόνια ενέργειας E = h·f, και κάθε φωτόνιο δίνει όλη του την ενέργεια σε ένα ηλεκτρόνιο. Το ηλεκτρόνιο βγαίνει με K = h·f − φ, αν h·f ≥ φ, δηλαδή f ≥ f₀ = φ/h.
Ορμή φωτονίου: από E = p·c και E = h·f προκύπτει p = h/λ. Η σχέση συνδέει μια σωματιδιακή ιδιότητα, την ορμή, με μια κυματική, το μήκος κύματος, και δείχνει τη διπλή φύση του φωτός.
Πρόσωπα
Einstein
εξήγησε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο με τα φωτόνια το 1905
Η απελευθέρωση ηλεκτρονίων από μια μεταλλική επιφάνεια όταν πέφτει πάνω της φως. Τα ηλεκτρόνια που βγαίνουν λέγονται φωτοηλεκτρόνια.
Τι είναι η συχνότητα κατωφλίου;
Η ελάχιστη συχνότητα ακτινοβολίας που βγάζει ηλεκτρόνια από ένα μέταλλο, f₀ = φ/h, όπου φ το έργο εξαγωγής. Κάτω από αυτήν δε βγαίνουν ηλεκτρόνια, όσο έντονο κι αν είναι το φως.
Γιατί η κλασική θεωρία δεν εξηγεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο;
Γιατί κατά την κλασική θεωρία η ενέργεια των ηλεκτρονίων θα εξαρτιόταν από την ένταση του φωτός. Το πείραμα δείχνει ότι η κινητική τους ενέργεια εξαρτάται μόνο από τη συχνότητα, ενώ η ένταση αλλάζει μόνο τον αριθμό τους· αυτό το εξηγούν τα φωτόνια.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.