331. Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και de Broglie

 

Στη διάταξη μελέτης του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, που φαίνεται στο διπλανό σχήμα χρησιμοποιείται πηγή μονοχρωματικής ακτινοβολίας που εκπέμπει φωτόνια μήκους κύματος  λ = 600nm. Η ακτινοβολία πέφτει στην επιφάνεια  της καθόδου (Κ) που αποτελείται από επίστρωση οξειδίου του Cs. Το έργο εξαγωγής της καθόδου είναι φ=13·10^-20J  τότε:

 A) Να υπολογίσετε τη μέγιστη κινητική ενέργεια Κ_max, με την οποία εγκαταλείπουν το μέταλλο της καθόδου τα φωτοηλεκτρόνια.

 B) Να υπολογιστεί το μήκος κύματος (λ_e),  κα
τά de Broglie των φωτοηλεκτρονίων.

 Γ) Nα υπολογιστεί η συχνότητα αυτών των φωτοηλεκτρονίων.

Δίνονται: η σταθερά του Planck h=6,6∙10^-34J∙s, η ταχύτητα του φωτός c=3∙10⁸m/s, η μάζα m, του ηλεκτρονίου m=9·10^-31Kg  και 1eV=1,6∙10^-19J.

 Συνοπτική λύση:

περισσότερα εδώ

310. Louis de Broglie (Αρχή του κυματοσωματιδιακού δυϊσμού).

 

Ο Louis de  Broglie (1923), πιστεύοντας στη συμμετρία της φύσης υπέθεσε ότι, όχι μόνο το φωτόνιο αλλά και κάθε κινούμενο σωματίδιο έχει και κυματικές ιδιότητες. Τα πειράματα περίθλασης δέσμης ηλεκτρονίων, που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα (Davisson – Germer), έδειξαν ότι και αυτά περιθλώνται όπως ακριβώς τα φωτόνια (ακτίνες Χ), άρα είναι λογικό να υποθέσουμε ότι έχουν και κυματική συμπεριφορά. Παρόμοια πειράματα έγιναν και με σωμάτια α καθώς και με νετρόνια με τα ίδια αποτελέσματα. Γενικά  λοιπόν ένα  κινούμενο  σωματίδιο με ταχύτητα υ όπως ένα ηλεκτρόνιο, έχει ορμή p και ενέργεια Ε που σχετίζεται με ένα υλικό κύμα, που έχει μήκος κύματος λ και συχνότητα f και ισχύουν:λ=h/p.........................

Συνέχεια:

300. Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και ακτίνες Χ

Στη διάταξη μελέτης του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, που φαίνεται στο διπλανό σχήμα χρησιμοποιείται πηγή μονοχρωματικής ακτινοβολίας που εκπέμπει φωτόνια μήκους κύματος  λ = 300nm. Η ακτινοβολία πέφτει στην επιφάνεια  του μετάλλου της καθόδου (Κ). Η άνοδος (Α) αποτελείται από βολφράμιο (δύστηκτο μέταλλο). Αν  το δυναμικό  αποκοπής  είναι V_α = 1 Volt  τότε:

 A) Να υπολογίσετε τη μέγιστη κινητική ενέργεια Κ_max, με την οποία εγκαταλείπουν το μέταλλο της καθόδου τα φωτοηλεκτρόνια.

 B) Να υπολογιστεί το μήκος κύματος  κατωφλίου λ_ορ (μέγιστο μήκος κύματος),  για να  παρατηρηθεί  το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.

Γ) Αν η διαφορά δυναμικού ανόδου-καθόδου που επιταχύνει τα ηλεκτρόνια είναι V=10KV τότε να υπολογιστεί το ελάχιστο μήκος κύματος των ακτίνων Χ, που παράγονται.

 Δίνονται: η σταθερά του Planck h=6,6∙10^-34J∙s, η ταχύτητα του φωτός c=3∙10⁸m/s και 1eV=1,6∙10^-19J.

 
Συνοπτική λύση:

Πειραματική παρουσίαση του Φωτοηλεκτρικού φαινομένου

Εδώ (pdf) και

Εδώ (ppt)

7. Στοιχεία κβαντικής Φυσικής

7. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ - Ακτινοβολία μέλανος σώματος - Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο - Φαινόμενο Compton - Κυματικές ιδιότητες σωματιδίων Louis de Broglie - Η εξίσωση του Schrοdinger - Πηγάδια Δυναμικού - Φαινόμενο σήραγγας ....συνέχεια

7. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

 

-          Ακτινοβολία μέλανος σώματος

-          Φωτοηλεκτρικό  φαινόμενο

-          Φαινόμενο Compton

-          Κυματικές  ιδιότητες  σωματιδίων   Louis de Broglie

-          Η εξίσωση  του Schrοdinger

-          Πηγάδια  Δυναμικού  - Φαινομένου  σήραγγας

 

§7.2 Ακτινοβολία  μέλανος σώματος

 

1) Μέλαν σώμα θεωρούμε  εκείνο  το σώμα  που απορροφάει όλη την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία  που προσπίπτει  πάνω του σε όλο το φάσμα της (όλες τις συχνότητες). Δηλαδή είναι μια ιδανική  τελείως  απορροφητική  επιφάνεια. Ένα μέλαν  σώμα μπορεί να προσεγγιστεί  από την κοιλότητα του  σχήματος .

Κάθε  ακτινοβολία  που περνάει από την οπή   α   και εισέρχεται  μέσα  στην κοιλότητα , ανακλάται στην  ανώμαλη  επιφάνεια μέχρι  να απορροφηθεί  πλήρως. Έτσι η οπή   α  είναι ένα μέλαν σώμα .

 Η ακτινοβολία  του
μέλανος  σώματος  έχει δυο χαρακτηριστικά :

Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο Εργαστηριακή άσκηση

 Οι στόχοι αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι:

 

-          Η πειραματική επιβεβαίωση ότι η μορφή της φωτοηλεκτρικής εξίσωσης  του Einstein Κ_max(f), είναι της μορφής y=ax-b

-          Ο πειραματικός υπολογισμός της τάσης αποκοπής V_α και ο υπολογισμός μέσω αυτής του έργου εξαγωγής.W_εξ,

-          Ο προσδιορισμός, από την κλίση της γραφικής παράστασης, της κινητικής ενέργειας των φωτοηλεκτρονίων σε συνάρτηση με τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας Κ_max(f), της σταθεράς  δράσεως του Planck (h),

Ο υπολογισμός της οριακής συχνότητας f_ορ για την οποία μπορεί να παρατηρηθεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο για το συγκεκριμένο μέταλλο στην περίπτωσή μας του Cs.

το πείραμα εδώ

το pdf εδώ

To πείραμα του Young εδώ