View
213
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
1/15
Fotoelektrični učinak
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
2/15
Granična frekvencija ( f o)
Granična valna duljina (λ o)
Fotoelektrični učinak (efekt)
o
o f
c=λ
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
3/15
µ A
+
-
V
Struju izbijenih elektrona možemo mjeriti
ožemo joj !manjiti jako!t"""
"""i zau!taviti je"
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
4/15
eU = E k .
−
−
= 1
1
1
2
2
2
c
vmc E k #a v
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
5/15
* , . .* .
*/
*
E k /eV
/
0
f / PHz
f o
.
./
0, nm
/ nm
0,/ nm
0.0 nm
*/ nm
E k = h ( f
- f o )
1vi!no!t kinetičke ener'ije najbržih izbijenih elektrona o
frekvenciji zračenja za natrij
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
6/15
Fotoelektrični učinak ne možemo obja!niti zami2ljaju&i da
elektroma'net!ko zračenje djeluje na elektrone kao val"
3ner'ija fotona$
3in!tein$ 3lektoma'net!ko zračenje moramo zami!liti kao roj
če!tica (fotona) koje !e !udaraju ! elektronima"
E f = hf .
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
7/15
4o fotoelektrično' učinka dolazi kada je$
W i = hf o
hf ≥ W i
W i – izlazni rad
E f > W i
f o –
'ranična frekvencija
hf = hf o + E k
E f = W i + E k
E k = h(f - f o ).
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
8/15
Foto&elija
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
9/15
Primjer: 5ada elektroma'net!ko zračenje valne duljine */ nm
oba!java %ločicu od cezija za zau!tavljanje fotoelektrona
%otreban je na%on od 0 V" Ako u%otrijebimo zračenje valne
duljine 0, nm zau!tavni na%on je 6 V" 1dredimo vrijedno!t7lanckove kon!tante"
Rješenje:
λ 1 = 254 nm
U 1 = 3 Vλ 2 = 436 nm
U 2 = 0,9 V
h = ?
E f = W i + E k
E k
= eU
)(
)(
12
2121
λ λ
λ λ
−
−=
c
U U eh
1
1
eU W c
h i +=
λ
2
2
eU W c
h i +=
λ
)m10254m10436(sm103
)V9,0V3(m10436m10254C10602,19918
9919
−−−−−−
⋅−⋅⋅⋅−⋅⋅⋅⋅⋅⋅=h
h = 6,824·10-34 J s
,= 254·10-9 m
λ
c f =
= 436·10-9 m
E f = hf
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
10/15
Zadatak 1: 8zlazni rad za natrij je *0 eV cezij *. eV bakar
9 eV i željezo / eV" 5oji od ovih metala ne&e emitirati
elektrone kada 'a oba!jamo vidljivim zračenjem (-9/ nm):
Rješenje:
λ 1 = 400 nm
W i = 4,97⋅10-19 J
1λ
chW i =
m10400
sm103sJ10626,6
9-
-1834
⋅⋅
⋅⋅= −
= 3,1 eV
W i = ?
W Fe = 4,5 eV 3,1 eV
W Cu = 4,7 eV 3,1 eVW Na = 2,3 eV ! 3,1 eV
W C = 2,3 eV ! 3,1 eV
= 400·10-9 m
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
11/15
Zadatak 2: 8z metalne %loče ozračene valnom duljinom .0 nm
izlije&u elektroni mak!imalnom brzinom ./* ⋅., m !-." 5olika je 'ranična valna duljina: a!a elektrona je 6.⋅.-0. k'"
Rješenje:
λ = 134 nm
v = 1,52·106 m s-1
me = 9,1·10-31 "#
λ o = ?
E f = W i + E k
2
2mvW
ch i +=λ
2
2mvchW i −=λ
W i = 4,32⋅10-19 J
2
)sm10(1,52"#109,1
m10134
sm103sJ10626,6
2-16-31
9-
-1834 ⋅⋅⋅−
⋅⋅
⋅⋅= −iW
o
i
chW λ
=iW
hc=⇒ $ λ
λ o = 4,6⋅10-7
m = 460 nm
J104,32
sm103sJ10626,619-
-1834
⋅
⋅⋅⋅=
−
= 134·10-9 m
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
12/15
Zadatak 3: 5olika je najve&a brzina fotoelektrona izbijenih iz
željeza ('ranična valna duljina za željezo je *,* nm)
fotonima ener'ije /.. keV: Smijemo li za kinetičku
ener'iju u%otrijebiti kla!ični izraz: a!a elektrona je6.⋅.-0. k'"
Rješenje:
λ o = 262 nm E f = 511 "eV
me = 9,1·10-31 "#
v = ?
E f = W i + E k
k
o
f E c
h E +=λ
o f k
c
h E E λ −= m10262sm103
sJ106,626-J10176,8 9-
-1834-14
⋅
⋅
⋅⋅⋅= −
E k = 8,176⋅10-14 J
2
2mv E k = m
E v k
2 =⇒ = 4,2⋅108 m s-1
"#109,1
J10176,8231-
14
⋅⋅⋅
=−
= 262·10-9
m= 8,176⋅10-14 J
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
13/15
−
−
= 1
1
1
2
2
2
cv
mc E k
1
1
1
2
22 −
−
=
c
vmc
E k
2
2
21
1
1
mc
E
c
v
k +=
−
2
2
2
1
11
mc
E c
v
k +=−
2
2
2
2
2
1
+
=−k
E mc
mc
c
v
2
2
2
2
2
1
+−= k E mc
mccv
2
2
2
1
+−= k E mc
mccv
( )( )
2
1421-831
21-8311-8
J10176,8sm103"#101,9
sm103"#101,91sm103
⋅+⋅⋅⋅
⋅⋅⋅−⋅⋅=
−−
−
v
v = 2,6⋅108 m s-1
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
14/15
Zadatak 4: Granična valna duljina zračenja koja izaziva
fotoelektrični učinak na !rebru je *,. nm" 5olika je mak!imalna
kinetička ener'ija elektrona (u eV) koji izlije&u iz !rebra kada 'a
ozračimo valnom duljinom * nm:
Rješenje:
λ o = 261 nm
λ = 200 nmme = 9,1·10
-31 "#
= 261·10
-9
m= 200·10-9 m
E k = ! E k = h(f - f o ) f
c=λ
o
o f
c=λ
)11
(o
k hc E λ λ
−=
⋅−
⋅⋅⋅⋅⋅= −−
−
m10261
1
m10200
1sm103sJ10626,6
99
1-834
E k = 2,32⋅10-19 J = 1,45 eV
8/17/2019 03_fotoelektricni_ucinak
15/15
Zadaak 5: 5ada !e %ovr2ina %latin!ke %loče ozrači valnom
duljinom . nm javlja !e fotoelektrični učinak koji ne!taje
kada je %loča na na%onu . V" 5olika je najve&a valna duljina
kod koje dolazi do fotoefekta: ;aboj elektrona je .,⋅.-.6
Recommended