אור בהיר בתדר נמוך עשוי לכשל בפליטת אלקטרונים בעוד שאור כהה בתדר גבוה יותר מצליח. אנרגיית פוטון תלויה בתדר, ולא בעוצמה בלבד.
בנה את המודל
פוטון בעל אנרגיה פרופורציונלית לתדר.
פונקציית עבודה היא האנרגיה המינימלית הנדרשת לשחרור אלקטרון מפני משטח.
מעבר לסף, אנרגיית הפוטון העודפת יכולה להפוך לאנרגיה קינטית של האלקטרון.
פוטון: קוונט של קרינה אלקטרומגנטית.
פונקציית עבודה: האנרגיה המינימלית של המשטח הנדרשת לשחרור אלקטרון.
Ek(max) = hf − φ: אין פליטה מתחת ל-2.0 eV, פונקציית העבודה
בחר עדויות שיכולות לבחון אותו
השתמש בנוסחת: אנרגיית פוטון = קבוע פלאנק × תדר.
אנרגיה קינטית מקסימלית = אנרגיית פוטון - פונקציית עבודה.
הגדלת עוצמה בתדר קבוע מגדילה את קצב הגעת הפוטונים, אך לא את אנרגיית כל פוטון בנפרד.
במעבדה: קרא בזהירות צירים בגרף של מתח עצירה או אנרגיה קינטית. זיהה את תדר הסף מחתך האפס באנרגיה. ציין את המתכת ותנאי הניסוי כי פונקציית העבודה היא ספציפית לחומר.
עבוד מכמויות ידועות
נתון: אנרגיית הפוטון היא 5.0 אלקטרון-ולט ופונקציית העבודה היא 2.0 אלקטרון-ולט.
אנרגיה קינטית מקסימלית = אנרגיית פוטון - עבודה ספוגה = 5.0 - 2.0 = 3.0 אלקטרון-וולט.
פוטון בעל 1.5 אלקטרון-ולט אינו יכול לגרום לפליטה מפני זה במודל זה.
תור שלך: אנרגיית הפוטון היא 4.8 eV ופונקציית העבודה היא 2.1 eV. חשב את האנרגיה הקינטית המקסימלית.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
אלקטרונים לא מצטברים רבים פוטונים מתחת לסף במודל הבסיסי של פוטון יחיד.
אל תבלבד בין מספר פוטונים לבין אנרגיית הפוטון.
לא נכון: הכפלת עוצמת האור כופלת את אנרגיית כל פוטון בתדר קבוע. עוצמה היא מספר הפוטונים הנכנסים בשנייה; אנרגיית הפוטון נקבעת רק על ידי התדר (E = hf). הכפלת העוצמה מכפילה את מספר האלקטרונים, לא את אנרגיית כל אלקטרון - בדיוק מה שמראה משוואת האפקט הפוטואלקטרי.
מפת מושגים:
פוטון בעל אנרגיה פרופורציונלית לתדר.
השתמש בנוסחת: אנרגיית פוטון = קבוע פלאנק × תדר.
שים לב: אלקטרונים אינם מצטברים רבים פוטונים מתחת לסף במודל היסודי של פוטון יחיד.
כתוב מהאנרגיה הקינטית המקסימלית של 3.6 אלקטרון-וולט
לפוטון יש אנרגיה של 6.0 אלקטרון-וולט והפונקציה המוצאתית היא 2.4 אלקטרון-וולט.
מצאו את האנרגיה הקינטית המקסימלית. הכפלת העוצמה אינה כופלת את אנרגיית כל פוטון בנפרד.
כתוב מסף סף קריאה
פונקציית עבודה 2.0 eV; פוטונים נופלים בעוצמה של 3.0 eV.
האנרגיה המקסימלית של האלקטרון = 3.0 − 2.0 = 1.0 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J — מתחת לסף, העוצמה אינה עוזרת; מעל הסף, העוצמה קובעת את הזרם בעוד התדר קובע את האנרגיה.
כתוב ממתח עצירה
האלקטרונים המהירים ביותר נעצרים בדיוק על ידי 1.5 V.
האנרגיה הקינטית המקסימלית שלהם היא 1.5 eV — מתח העצירה מדד את אנרגיית האלקטרון ישירות, וולט אחד לכל אלקטרון-וולט.
חקור
More photons, or more energy per photon?
A 5 eV photon and a 2 eV work function allow a maximum kinetic energy of 3 eV. Compare photon number with photon energy, including 1.5 eV photons that cannot cause emission from this surface.
נושאים נוספים בIB Diploma Programme · IB Diploma · Physics · HL
