Fotoelektrisk Effekt

En nypolerad negativt laddad zinkplåt tappar sin laddning om den belyses med ultraviolet ljus. Detta fenomenon kallas den fotoelektriska effekten.

Noggranna undersökningar i slutet av 1800-talet visade att fotoelektriska effekten sker även med andra material, men endast om våglängden var tillräckligt kort. Fotoelektriska effekten observeras när våglängden underskrider en viss tröskelvärde som är specifik för materialet. Faktumet att ljus med lång våglängd, även om det var MYCKET intensiv hade ingen verkan var mycket förbryllande för vetenskapsmännen.

Albert Einstein gav slutligen förklaringen 1905: Ljus består av partiklar (fotoner), och energi hos de är proportionell mot ljuset frekvens. Det finns en viss energi ("utträdesenergi" som beror på materialet) som behövs för att frigöra elektronen från ytan av zinkskivan eller annan fast kropp. Om fotonenergi är större än detta värde kan elektronen emitteras (=skickas ut). Ur dett kommer följande ekvation:

Ekin   =   h f   –   W

Ekin ... maximala kinetiska energi hos en emiterad elektron
h ..... Plancks konstant (6,626 x 10−34 Js)
f ..... frekvens
W ..... utträdesarbete för ämnet

Denna javaappletprogram simulerar ett försök för bestämning av Plancks konstant och utträdes arbetet.

En enstaka spektral linje (alltså viss våglängd eler färg) filtreras fram ur ljuset från en kvicksilver lampa. Ljuset träffar katoden (C) i en fotocell och (ev.) orsakar att elektroner frigörs. För att bestämma största rörelseenergin hos elektronerna lägger man på en bromsande spänning. Den varieras med en potentiometer koppling tills man precis hindrar alla elektroner från att nå anoden (A). Blåa mätaren visar bromsspänningen. Den röda mätaren visar om några elektron (som ger en ström) når anoden.

I panelen till höger kan du välja katod material, "cathode's material", våglängd λ "wavelength" och bromsspänning "retarding voltage". Sedan visas nedanför ljuset frekvens (ur f = c/λ) och hur fotonens energi uppdelas på utträdesarbetet och elektronens rörelseenergi. Så snart man hittat gräns bromsspänningen för en viss våglängd och material så visas motsvarande punkt i U - f diagrammet till vänster. Man kan sudda diagrammet med "Clear measurements".

Diagrammet kan utmynna i 3 parallella linjer (för de tre katodmaterialen). Lutningen hos linjerna kan ge värdet på Plancks konstant (h). Man kan avläsa utträdesarbetet (i enheten eV) för respektive ämne direkt från skärningspunkten med lodrätta axeln.

Java runtime environment not installed or deactivated

 

 
Physics
Physics Applets

URL: http://www.walter-fendt.de/ph14se/photoeffect_se.htm
© Walter Fendt, 20 februari 2000
© Swedish version: Jeff Forssell, 2000
Senaste uppdatering: 25 april 2007