Hopp til hovedinnhold

Simuler fotoelektrisk effekt

 

Du skal nå arbeide med en simulering av fotoelektrisk effekt. Underveis får du oppgaver.

Åpne simuleringen (åpnes i egen fane)

 

Start med å velge katodematerialet sink (Zn).

Legg merke til at du kan variere intensiteten (I) og bølgelengden (λ) til det innfallende lyset og spenningen (U) på batteriet. Du kan også lese av strømmen (Ianode) som går i kretsen.

Oppgave 2A

Sett intensiteten til 5 W/m2, og sett spenningen til 0 V.

Start simuleringen.

  1. Hva skjer når du forandrer på bølgelengden til det innfallende lyset?
  2. Skriv ned sammenhengen mellom bølgelengden og energien til et foton.
  3. Hvor stor må bølgelengden være for å få løsrevet elektroner fra sink?
  4. Og hvor stor må energien (Efoton) til fotonene være?
  5. Kontroller at den avleste energien, Efoton, stemmer med det du kan regne ut fra sammenhengen i 2.
  6. Den frekvensen til lyset som akkurat skal til for å få løsrevet elektroner, kaller vi grensefrekvensen. Bestem grensefrekvensen.
Du må være innlogget som elev for å skrive inn svar.

Oppgave 2B

Sett spenningen til 0 V og bølgelengden til 250 nm.

  1. Hva skjer med strømmen, Ianode, når du forandrer på intensiteten til det innfallende lyset?
  2. La spenningen fortsatt være 0 V, men sett bølgelengden til 400 nm. Hva skjer nå med strømmen når du forandrer på intensiteten til det innfallende lyset?
Du må være innlogget som elev for å skrive inn svar.

Oppgave 2C

Forklar hvorfor intensiteten til lyset spiller en rolle for enkelte bølgelengder, men ikke for andre.

Du må være innlogget som elev for å skrive inn svar.

Oppgave 2D

Sett bølgelengden til 270 nm og intensiteten til 10 W/m2.

  1. Hva skjer når du forandrer på spenningen?
  2. Legg merke til at elektronene akkurat ikke når frem til anoden for en bestemt spenning. Den spenningen kaller vi sperrespenningen. Hva blir sperrespenningen?
Du må være innlogget som elev for å skrive inn svar.

Oppgave 2E

La intensiteten være 10 W/m2 og spenningen 0 V.

1. Bruk simuleringen og lag en tabell i Excel, GeoGebra e.l. Tabellen skal inneholde bølgelengde, frekvens og kinetisk energi som vist under.

Fyll ut din egen tabell med økende bølgelengde.

Bølgelengde, λ (nm) 150 ... ... ...
Frekvens, f (1015Hz) 2,0 ... ... ...
Kinetisk energi (10-19J) 6,30 ... ... ...

 

2. Lag en graf som viser kinetisk energi som funksjon av frekvensen.

Einsteins likning for fotoelektrisk effekt kan skrives slik:

Ek = hf - W

Her er Ek kinetisk energi og W er løsrivningsarbeidet. Løsrivningsarbeidet er det arbeidet som skal til for å få løsrevet elektroner fra katodematerialet. I dette tilfellet er det sink. I simuleringen kan du se at løsrivingsarbeidet for sink er 6,94∙10-19 J.

3. Lag et punkt i grafen du har tegnet som viser løsrivningsarbeidet.

4. Bruk grafen du har tegnet til å finne en verdi for Plancks konstant.

5. Bruk grafen til å finne grensefrekvensen. (Se også oppgave 2A - pkt. 6)

Du må være innlogget som elev for å skrive inn svar.