E.2 · Fisika kuantum

Lembar kerja ini mencakup topik HL terpilih untuk kurikulum yang pertama kali diassesmen pada 2025; ini bukan keseluruhan silabus.

Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Cahaya frekuensi rendah yang terang bisa gagal melepaskan elektron sementara cahaya frekuensi lebih tinggi yang redup berhasil. Energi foton bergantung pada frekuensi, bukan intensitas saja.

Bangun modelnya

• Foton memiliki energi yang berbanding lurus dengan frekuensi.
• Fungsi kerja adalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu permukaan.
• Di atas ambang batas, kelebihan energi foton dapat berubah menjadi energi kinetik elektron.
• foton: Kuantum radiasi elektromagnetik.
• fungsi kerja: Energi permukaan minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektron.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Gunakan energi foton = Konstanta Planck × frekuensi.
• Energi kinetik maksimum = energi foton - fungsi kerja.
• Meningkatkan intensitas pada frekuensi tetap meningkatkan laju kedatangan foton, bukan energi foton individu.

Di laboratorium: Bacah sumbu dengan cermat pada grafik potensial penghenti atau energi kinetik. Identifikasi frekuensi ambang dari potong nol-energi. Nyatakan logam dan kondisi eksperimen karena fungsi kerja bersifat spesifik material.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: energi foton adalah 5.0 elektronvolt dan fungsi kerja adalah 2.0 elektronvolt.
• Energi kinetik maksimum = energi foton - fungsi kerja = 5.0 - 2.0 = 3.0 elektronvolt.
• Foton 1.5 elektronvolt tidak dapat menyebabkan emisi dari permukaan tersebut dalam model ini.

Gilirannya Anda: Energi foton adalah 4.8 eV dan fungsi kerja 2.1 eV. Temukan energi kinetik maksimum.

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Elektron tidak mengakumulasi banyak foton di bawah ambang batas dalam model foton tunggal elementer.
• Jangan keliru antara jumlah foton dengan energi foton.

Tidak benar: Menggandakan intensitas cahaya menggandakan energi setiap foton pada frekuensi tetap. Intensitas adalah jumlah foton yang tiba per detik; energi foton ditentukan semata-mata oleh frekuensi (E = hf). Menggandakan intensitas menggandakan jumlah elektron, bukan energi setiap elektron - persis seperti yang ditunjukkan oleh persamaan fotoelektrik.

Kunci:

• Foton memiliki energi yang berbanding lurus dengan frekuensi.
• Gunakan energi foton = Konstanta Planck × frekuensi.
• Perhatikan: elektron tidak mengakumulasi banyak foton di bawah ambang batas dalam model foton tunggal elementer.

Tuliskan dari energi kinetik maksimum 3.6 elektronvolt

• Sebuah foton memiliki energi 6.0 elektronvolt dan fungsi kerja adalah 2.4 elektronvolt.
• Temukan energi kinetik maksimum. Menggandakan intensitas tidak menggandakan energi setiap foton.

Tuliskan dari ambang batas terbaca

• Fungsi kerja 2.0 eV; foton insiden 3.0 eV.
• Energi elektron maksimum = 3.0 − 2.0 = 1.0 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J — di bawah ambang batas intensitas tidak membantu; di atasnya, intensitas menentukan arus sementara frekuensi menentukan energi.

Tuliskan dari tegangan penghenti

• Elektron tercepat tepat dihentikan oleh 1.5 V.
• Energi kinetik maksimum mereka adalah 1.5 eV — tegangan penghenti mengukur energi elektron secara langsung, satu volt per elektronvolt.