Dwie powierzchnie: co mówi wspólne nachylenie?
Dla powierzchni A zmierzono Uₕ=0,48 V przy f=6,00·10¹⁴ Hz oraz 1,31 V przy f=8,00·10¹⁴ Hz. Dla powierzchni B przy tych samych częstotliwościach wyniki wyniosły 0,18 V oraz 1,01 V. Zakładamy poprawną kalibrację napięcia i ten sam model jednofotonowy. Czy nachylenia są równe? Która powierzchnia ma większą pracę wyjścia i o ile eV? O ile różnią się częstotliwości progowe? Przewidź Uₕ obu powierzchni dla 7,00·10¹⁴ Hz.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
W tym zadaniu
Wskazówka
Porównaj najpierw przyrosty napięcia w obrębie każdej serii. Różnicę prac wyjścia znajdziesz potem przez odjęcie napięć dla tej samej częstotliwości.
Rozwiązanie
Sprawdzamy dwie serie osobno
Dla A przyrost wynosi 1,31−0,48=0,83 V, dla B również 1,01−0,18=0,83 V. Dzielimy każdy przez 2,00·10¹⁴ Hz. Oba nachylenia są równe a=4,15·10⁻¹⁵ V·s. Rysunek pokazuje serię z lekcji dla powierzchni A; w zadaniu serię B otrzymamy przez przesunięcie o 0,30 V w dół.
Porównanie przy tej samej częstotliwości
Składnik hf jest wspólny, więc:
e(U_{h,A}-U_{h,B})=W_B-W_A.
W obu parach Uₕ,A−Uₕ,B=0,30 V. Powierzchnia B ma pracę wyjścia większą o 0,30 eV. Niższe napięcie hamowania nie świadczy o mniejszym h: większą część energii fotonu zużyto na opuszczenie powierzchni.
Przesunięcie progu
f_{0,B}-f_{0,A}=\frac{W_B-W_A}{h}=\frac{0{,}30\ \mathrm V}{4{,}15\cdot10^{-15}\ \mathrm{V\,s}}\approx7{,}23\cdot10^{13}\ \mathrm{Hz}.
B wymaga większej częstotliwości. Dla A wyliczamy W_A=2,01 eV i f₀,A≈4,8434·10¹⁴ Hz; dla B W_B=2,31 eV i f₀,B≈5,5663·10¹⁴ Hz. Oba progi leżą poniżej niższej częstotliwości użytej w zadaniu.
Przewidywanie dla środka przedziału
7,00·10¹⁴ Hz leży dokładnie w połowie zakresu. Liniowy model daje Uₕ,A=(0,48+1,31)/2=0,895 V oraz Uₕ,B=(0,18+1,01)/2=0,595 V. Różnica nadal wynosi 0,30 V. Z samych dwóch prosto narysowanych punktów nie oceniamy eksperymentalnej liniowości poza zakresem ani błędów systematycznych; tutaj przyjęto model w treści zadania.
Różnica prac wyjścia wymaga porównywalnego toru
Wspólne stałe przesunięcie napięcia w obu seriach nie zmieniłoby różnicy 0,30 V między powierzchniami. Dwa różne przesunięcia toru przy zamianie powierzchni mogłyby jednak udawać zmianę pracy wyjścia. Dlatego założenie poprawnej kalibracji w treści jest potrzebne do fizycznej interpretacji. Równość nachyleń sama nie wykrywa różnicy stałych przesunięć, bo każde przesunięcie pozostawia nachylenie bez zmian.
Powiązana teoria
Jak z pomiarów fotoefektu wyznaczyć stałą Plancka i pracę wyjścia?
Dalsza lektura
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto