brenčić Željko Šumberac ticijana nedeljko mandić

Brenčić Željko

Šumberac Ticijana

Nedeljko Mandić

Labin, 21.3.2016.Međužupanijsko stručno vijeće nastavnika fizike

Ishodi učenja

Opisati pojavu fotoelektričnog učinka

Objasniti pojam zaustavnog napona

Opisati eksperimentalni postav i ideju mjerenja zaustavnog napona

Izmjeriti i opisati ovisnost zaustavnog napona o frekvenciji upadne svjetlosti

Povezati izmjereni zaustavni napon s kinetičkom energijom fotoelektrona

Labin, 21.3.2016. Međužupanijsko stručno vijeće nastavnika fizike

Ishodi učenja Grafički prikazati ovisnost kinetičke energije

fotelektrona o frekvenciji upadne svjetlosti

Primijeniti zakon očuvanja energije za slučaj fotoelektričnog efekta

Objasniti pojam granične frekvencije i izlaznog rada

Interpretirati značenje odsječaka na osima i nagiba pravca dobivenog mjerenjem


Ishodi učenja Opisati eksperimentalni postav i izmjeriti kako

fotostruja ovisi o intenzitetu svjetlosti

Opisati ovisnost fotostruje o intenzitetu svjetlosti

Objasniti i mjerenjem demonstrirati ovisnost kinetičke energije fotoelektrona o intenzitetu upadne svjetlosti


Što je fotoelektrični učinak?


•Hertz zapazio 1887. učinak Hallwachs istražio 1888.


•J.J.Thomson i Phillip Lenard 1889. g.

•Albert Einstein (objašnjenje) - 1905.

•Robert A. Millikan 1916

•Albert Einstein (Nobelova nagrada) 1921


Pribor za demonstraciju 2 jednaka elektroskopa

Cinčana, bakrena, aluminijska i željezna ploča (očišćene brusnim papirom)

Štapovi za elektriziranje s odgovarajućim krpama

Živina žarulja 80 W, 400 W

Obična žarulja 100W/220V

Projekciona lampa 1000W/220 V

Natrijeva žarulja 250W

Prozorsko staklo

Celofan

Termo-filtarsko staklo

Uređaj za proučavanje fotoelektričnog efekta PHYWE

Vakumska fotoćelija

Mjerni instrumenti

Poluvodička fotodioda

Izvor svjetlosti


Postupak: (nakon svake etape pokusa potrebno je tražiti od

učenika da objasne uočenu pojavu) .

Dobro očišćene pločice učvrste se na

elektroskop (najbolje ako su u

vertikalnom položaju)

Negativno elektriziranu pločicu

osvijetlimo pomoću upaljene svijeće.

Što uočavate?



Negativno elektriziranu pločicu osvijetlimo

pomoću :

• žarulje od 100W do 1000 W.

Što uočavate?

• žarulje s crvenom svjetlosti do 500W?

Što uočavate?

• natrijeve žarulje (žuta boja) od 250 W.

Što uočavate?

• pomoću živine žarulje od 80 W (bez

staklenog balona).

Što uočavate?

• živine žarulje od 400 W

Što uočavate?

• Ponovimo pokus s pločama od drugih

materijala (aluminij, bakar, željezo)

Ponovimo pokus, ali s pozitivno naelektriziranom pločicom. Zašto

ne dolazi do neutralizacije naboja?


Na jednom elektroskopu naelektriziramo pločicu negativno, a na drugom pozitivno. Približimo ih što više, a zatim istovremeno obasjamo svjetlošću halogene žarulje. Oba elektroskopa se isprazne. Ako je pozitivna pločica više naelektrizirana, pražnjenje teče samo dok se ne isprazni elektroskop s negativnom pločicom. (Elektroni s negativne pločice izbijeni svjetlošću budu privučeni do pozitivne ploče i neutraliziraju pozitivni naboj.)

Ako svjetlost izbija elektrone (a prethodni pokusi su to pokazali) zašto se ne događa i onda kad je pločica neutralna? Zašto se ne naelektrizira pozitivno ako je osvijetlimo? Približimo li negativno naelektriziran štap, pločica će se indukcijom (influencijom) naelektrizirati. Osvijetlimo li je halogenom žaruljom ostat će naelektrizirana pozitivno i onda kada odmaknemo štap. Što se dogodilo s elektronima?


Ponovimo pokus ali sada s pozitivno naelektriziranim štapom. Elektroskop opet pokazuje da se pločica pozitivno naelektrizirala? Provjerite drugim elektroskopom.

OBJAŠNJENJE: Svjetlost i s neutralne pločice izbija elektrone ali se oni odmah na nju vraćaju. Ako se u blizini nalazi negativno naelektrizirani štap (bolje da ga postavimo s donje strane pločice) elektroni koji budu izbijeni biti će odbijeni dalje od pločice i ona će ostati pozitivno naelektrizirana. Kada se u blizini drži pozitivan štap (s iste strane s koje osvjetljavamo pločicu) elektroni će biti privučeni od štapa. Štap će se neutralizirati a pločica će ostati pozitivno naelektrizirana.


Ponovimo pokus s negativno naelektriziranom pločicom, a osvjetljivanje vršimo kroz prozorsko staklo, celofan, termo-filtar staklo ili neke druge prozirne materijale. Očito je da neke prozirne tvari zadržavaju visoke frekvencije koje mogu izazvati fotoefekt na cinku dok ta ista svjetlost (ultraljubičasta) kroz druge prolazi.



Fotoćelija


Strujni krug za mjerenje fotostruje


Za stalnu frekvenciju

fotoelektrična struja

raste linearno s

porastom intenziteta

upadne svjetlosti

Za stalnu frekvenciju i intenzitet

upadne svjetlosti fotoelektrična struja

raste s porastom napona. Kada se

napon smanjuje, smanjuje se i struja,

ali ne postane nula na nultom

potencijalu

Ovisnost Ek o frekvenciji upadnog zračenja



Uređaj za mjerenje zaustavnog napona pri fotoelektričnom efektu


Fotostruja kao funkcija napona za različite

frekvencije svjetlosti


Ovisnost zaustavnog napona o frekvenciji

Uz = k (f – fg)


Rezultati pokusaTeorijska predviđanja

klasičnog elektromagnetizma

Slaganje pokusa i teorije

𝑖 ∝ 𝐼 𝑖 ∝ 𝐼 Da

Postoji donja granična frekvencija f0

Ne postoji donja granična frekvencija

Ne

Nema vremenskog kašnjenja emisije

Trebalo bi postojati vremensko kašnjenje

Ne

𝐾𝐸𝑚𝑎𝑥 ∝ 𝑓 𝐾𝐸𝑚𝑎𝑥 𝑛𝑖𝑗𝑒 ∝ 𝑓 Ne

𝐾𝐸𝑚𝑎𝑥 ≠ 𝐾𝐸𝑚𝑎𝑥(𝐼) 𝐾𝐸𝑚𝑎𝑥 ∝ 𝐼 Ne


Energija vezanja slobodnih elektrona u metalu


Izbijanje fotoelektrona iz metala


Izlazni rad

Einsteinova jednadžba fotoučinka

Ef = Wi + Ek



Strujni krug za određivanje Planckove konstante s poluvodičkom

diodom

h = e * U / f

brenčić Željko Šumberac ticijana nedeljko mandić

Documents