PDA

צפה בגרסה המלאה : [הסבר] שאלה מתוך מתכונת בנושא האפקט הפוטואלקטרי



orensheff
01-06-2010, 20:32
מתח העצירה הוא 0.95V
פונקציית העבודה היא 2eV
מוקרן אור בעל אורך גל של 420nm בהספק של 0.5W

השאלה: ידוע ששליש מהאלקטרונים המשתחררים ממקור האור בכל שניה פוגעים בקתודה, ושמחצית מהאלקטרונים המשתחררים מהקתודה מגיעים לאנודה.

1) מהי עוצמת הזרם הנמדדת?
2) האם הזרם שחושב הוא זרם הרוויה?

תשובות: 0.028A וכן.

נראה לי שהבעיה היא שאני לא מכיר את המשוואה המקשרת בין הדברים פה. ומה הספק קשור פה...?

תודה לעוזרים

אריאל
01-06-2010, 20:38
מקור השאלה?

orensheff
01-06-2010, 20:39
מתכונת מספר מתכונות שהמורה שלי חיבר בשביל הכיתה שלי

joeye
01-06-2010, 21:16
דבר ראשון, שים לב שיש לך טעות קטנה בניסוח השאלה:
"ידוע ששליש מהאלקטרונים המשתחררים ממקור האור...".
זה כמובן צריך להיות:"פוטונים".

כמו כן, שים לב שאחד משלושת הנתונים הראשונים אינו הכרחי,
שכן ניתן למצוא אותו ע"י נוסחת "מתח העצירה".

בכל אופן, הנה פתרון התרגיל:
אפשר למצוא בקלות (ע"י הצבה בנוסחת אנרגיית פוטון)
את האנרגיה של פוטון אחד: \left.E_p_h{}=\frac{663}{140} \cdot 10^{-19} J .

הספק הוא כמות האנרגיה המסופקת בשניה. אם כן, מתוך הנתון על ההספק
נוכל למצוא את מספר הפוטונים הנפלטים בשניה (יש לזכור שכמות האנרגיה
זה מספר הפוטונים X אנרגיית פוטון בודד):
\frac{\frac{663}{140} \cdot 10^{-19} \cdot n}{1}=0.5 , לכן:
\left.n=\frac{700}{663} \cdot 10^{18} .

נתון לנו כי רק שליש ממספר זה פוגע בפולט, לכן מספר זה הוא פשוט:
\left.n'=\frac{700}{1989} \cdot 10^{18} .

כל פוטון שפוגע בפולט מצליח (אם וכאשר) לעקור אלקטרון בודד, לכן
זהו גם מספר האלקטרונים שנפלטים מהפולט.
נתון לנו שרק מחצית מהאלקטרונים הנפלטים מצליחים להגיע לקולט,
לכן נחלק ב-2 כדי למצוא את מספרם:
\left.N=\frac{350}{1989} \cdot 10^{18} .

אם זהו מספר האלקטרונים שמגיעים לקולט, אז נוכל גם לחשב מיידית
את כמות המטען שמגיעה בכל שניה לקולט (כמות המטענים=מספר האלקטרונים X מטען האלקטרון):
\left.\Delta q=\frac{350}{1989} \cdot 10^{18} \cdot 1.6 \cdot 10^{-19}=\frac{56}{1989} C .

אם זאת כמות המטען המגיעה בשנייה אחת אל הפולט, והגדרת הזרם היא בדיוק כמות
המטען הזורם לשנייה, אז זה גם עוצמת הזרם, כי:
\left.I=\frac{\Delta q}{\Delta t}=\frac{56/1989 [C]}{1 [s]}=0.028 A .

לגבי השאלה האם זה "זרם רוויה":
אתה רושם שכן, אבל אני בספק לגבי זה, שהרי לפי הנתונים זה הזרם כאשר
המתח בין הפולט לקולט הוא אפס, וברור שאם נפעיל מתח חיובי - מספר האלקטרונים
שיימשכו אל הקולט יגדל, ואז גם הזרם יגדל. לכן התשובה שלך גורמת לי לתהות האם זה
אכן כך. אלא אם כן הנתונים שרשמת מתייחסים באמת למצב המקסימלי, שבו שורר המתח
החיובי המירבי ("מירבי" זה יחסי, כי גם מעבר למתח זה - הזרם ימשיך להיות כמו שהוא - יהיה
"זרם רוויה").

מקווה שזה מובן.

dordali
05-06-2010, 13:47
אתה יכול בבקשה להסביר את השלב הראשון מה הצבת באיזה נוסחה כדי למצוא את האנרגיה של פוטון בודד כי משום מה כבר שם אני מסתבך בלהבין את התרגיל :s

joeye
05-06-2010, 14:01
אתה יכול בבקשה להסביר את השלב הראשון מה הצבת באיזה נוסחה כדי למצוא את האנרגיה של פוטון בודד כי משום מה כבר שם אני מסתבך בלהבין את התרגיל :s

\left.E_p_h{}=hf=\frac{hc}{\lambda} .

dordali
05-06-2010, 14:08
אהה אוקי תודה :)
שאלה נוספת כיצד מוצאים את מתח העצירה במידה והוא אינו נתון?

joeye
05-06-2010, 14:10
אהה אוקי תודה :)
שאלה נוספת כיצד מוצאים את מתח העצירה במידה והוא אינו נתון?

מתח עצירה (המתח שבו לראשונה הזרם מתאפס) הוא המתח הגורם לאלקטרון
להמיר את כל האנרגיה הקינטית שלו לאנרגיה פוטנציאלית חשמלית. עפ"י חוק שימור האנרגיה:
\left.eV_0{}=hf-B , ומפה:
\left.V_0{}=\frac{h}{e}f-\frac{B}{e} .