v2.0.9802.37465
Fizyka dla każdego
Fotoefekt: pomiary, moc światła i bilans fotonów · 1 min czytania

Stała Plancka i praca wyjścia z trzech odczytów

Opublikowano: 02.11.2026
Wyślij link e-mailem Własna poczta Komentarze: 0

Oceń ten artykuł: od 1 do 5 gwiazdek
(0 głosów) . Jeszcze nie oddano głosów.

Kliknij gwiazdkę, aby od razu oddać ocenę. Klawiaturą wybierz gwiazdkę klawiszem Tab i naciśnij Enter lub spację. Jeden głos na materiał z danej przeglądarki.

W dydaktycznej serii dla tej samej powierzchni częstotliwości f=(5,5; 7,0; 8,5)·10¹⁴ Hz odpowiadają wartościom napięcia hamowania Uₕ=(0,28; 0,90; 1,52) V. Przyjmij e=1,602·10⁻¹⁹ C oraz c=3,00·10⁸ m/s. Wyznacz nachylenie Uₕ(f), h, pracę wyjścia w eV, częstotliwość progową i progową długość fali. Sprawdź, czy punkt środkowy leży na prostej wyznaczonej przez punkty skrajne. Traktuj podane dane jako dokładne w tym zadaniu; nie wyznaczaj z nich niepewności.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wskazówka

Najpierw odejmij napięcia skrajne i częstotliwości skrajne. Następnie z jednego punktu odzyskaj W/e=af−Uₕ. Nie dziel samego Uₕ przez f.

Rozwiązanie

Trzy punkty dla częstotliwości 5,5, 7,0 i 8,5 razy 10 do potęgi 14 herców oraz napięć 0,28, 0,90 i 1,52 wolta. Równe odstępy częstotliwości dają równe przyrosty napięcia.
Każda para sąsiednich punktów daje to samo nachylenie; są to liczby z tego zadania. Kliknij rysunek, aby go powiększyć.

Nachylenie z różnic

Skrajne napięcia różnią się o 1,52−0,28=1,24 V, a częstotliwości o 3,0·10¹⁴ Hz. Zatem:

a=\frac{1{,}24\ \mathrm V}{3{,}0\cdot10^{14}\ \mathrm{Hz}}=4{,}13333\cdot10^{-15}\ \mathrm{V\,s}.

Każdy z dwóch równych przedziałów częstotliwości daje przyrost 0,62 V. Punkt środkowy ma więc dokładnie (0,28+1,52)/2=0,90 V i leży na tej prostej.

Stała i praca wyjścia

Mnożymy a przez dodatnią wartość ładunku elektronu:

h=ea=(1{,}602\cdot10^{-19}\ \mathrm C)(4{,}13333\cdot10^{-15}\ \mathrm{V\,s})=6{,}6216\cdot10^{-34}\ \mathrm{J\,s}.

Z punktu środkowego W/e=(4,13333·10⁻¹⁵ V·s)(7,0·10¹⁴ Hz)−0,90 V=1,99333 V. Oznacza to W≈1,993 eV. Wstawienie tej wartości do pierwszego punktu daje 2,27333−1,99333=0,28 V, więc niezależnie odzyskujemy dane.

Próg i długość fali

f_0=\frac{W/e}{a}=\frac{1{,}99333}{4{,}13333\cdot10^{-15}}\ \mathrm{Hz}\approx4{,}82258\cdot10^{14}\ \mathrm{Hz}.

λ₀=c/f₀≈6,2207·10⁻⁷ m=622,1 nm. Krótsza fala ma większą energię fotonu. Wszystkie trzy częstotliwości z tabeli przekraczają f₀, więc użycie dodatnich napięć hamowania jest spójne. Prosta nie przechodzi przez początek: pominięcie W dałoby z pojedynczych ilorazów Uₕ/f trzy różne, błędne oszacowania h.

Kontrola granicy długości fali

Dla λ=λ₀ bilans daje zerową maksymalną energię wyjścia. Nie oznacza to gwarantowanego mierzalnego prądu przy progu. Dla dłuższej fali energia fotonu jest mniejsza, więc w modelu jednofotonowym emisja zanika. Liczbowa zgodność trzech punktów z prostą w tym zadaniu wynika z podanych danych; nie dowodzi, że w prawdziwym doświadczeniu nie występował błąd skali albo zmiana powierzchni.

Powiązana teoria

Jak z pomiarów fotoefektu wyznaczyć stałą Plancka i pracę wyjścia?

Dalsza lektura

Materiał referencyjny

Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »

Ostatnie materiały autora

Wszystkie materiały autora »

Komentarze (0)

Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.

Dodaj komentarz

Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto

Emotikony

Zaznacz tekst i wybierz formatowanie lub użyj Ctrl/Cmd+B, I, U w polu komentarza. Znaczniki HTML nie są wykonywane.

Wybór wszystkich komentarzy obejmuje odpowiedzi. Powiadomienia wymagają potwierdzenia adresu; zrezygnujesz z nich przez link w wiadomości.

← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.