האפקט הפוטואלקטרי

מהו האפקט הפוטואלקטרי?

האפקט הפוטואלקטרי הוא תופעה פיזיקלית שבה נפלטים אלקטרונים מפני מתכת כאשר פוגעת בה קרינה אלקטרומגנטית ונבלעת בה. 

לקריאה נוספת על האפקט הפוטואלקטרי ניתן להיכנס לאתר דוידסון Online של מכון ויצמן למדע

צפו בסרטון מאתר מורי הפיזיקה, שבו מדגימה שולי קפון את האפקט הפוטואלקטרי עם אלקטרוסקופ עלים

חקירת האפקט הפוטואלקרי באמצעות הדמייה

ההדמיה מתארת מעגל חשמלי הכולל מקור מתח ותא פוטואלקטרי. בעזרת הדמיה זו ניתן לבחור את סוג המתכת שממנה עשויה הקתודה, ניתן לשנות את אורך הגל של האור המוקרן על המתכת ואת עוצמתו (Intensity) וכן ניתן לשנות את ערכו של מתח המקור. ההדמיה מציגה את ערכו של הזרם במעגל.

בצדו הימני של המסך ניתן לקבל שלושה גרפים:

1. הזרם במעגל כתלות במתח הסוללה Current vs battery voltage

2. הזרם במעגל כתלות בעוצמת האור Current vs light intensity

3. האנרגיה הקינטית של האלקטרון כתלות בתדירות הקרינה הפוגעת Electron energy vs light frequency 

 http://phet.colorado.edu/en/simulation/photoelectric 

 ביצוע הניסוי – חלק א

1. בחרו את המתכת Sodium      

2. כוונו את עוצמת האור ל- 30%

3. וודאו שמתח הסוללה   0.0V

4. בחרו אורך גל 200nm ורשמו את הוראת האמפרמטר.

5. פתחו את הגרף Electron energy vs light frequency

6. שנו בהדרגה את אורכי הגל ורשמו את קריאת מד הזרם ואת השינוי באנרגיה קינטית בכל תחום של אורכי הגל (אור נראה, על סגול)

7. שנו את סוג החומר ממנו עשויה המתכת (Zinc, Platinum) וחיזרו על התהליך

 מסקנות חלק א

1.      נסחו את הקשר בין הגדלת אורך הגל לבין הזרם הזורם במעגל

2.      נסחו את הקשר בין הגדלת התדירות לבין האנרגיה הקינטית של החלקיקים.

3.      באילו שינויים הבחנתם כאשר שיניתם את סוג המתכת?

ביצוע הניסוי – חלק ב

1. חזרו למתכת Sodium    

2. כוונו את עוצמת האור ל- 30%

3. וודאו שמתח הסוללה  0.0V

4. בחרו אורך גל  400nm ורשמו את הוראת האמפרמטר.

5. פתחו את הגרפים:Current vs light intensity  ;  Electron energy vs light frequency

6. שנו בהדרגה את עוצמת קרינה ורשמו את קריאת מד הזרם ואת השינוי באנרגיה קינטית בכל תחום של אורכי הגל (אור נראה, על סגול)

7. החליפו את המתכת ל Zinc ותארו מה קורה

מסקנות חלק ב

1.      נסחו את הקשר בין הגדלת עוצמת הקרינה לבין הזרם הזורם במעגל

2.      נסחו את הקשר בין הגדלת עוצמת הקרינה לבין האנרגיה הקינטית של החלקיקים.

3.      באילו שינויים הבחנתם כאשר שיניתם את סוג המתכת?

ביצוע הניסוי – חלק ג

1. בחרו את המתכת Sodium

2. כוונו את עוצמת האור ל- 50%

3. וודאו שמתח הסוללה 0.0V

4. בחרו אורך גל 200nm ורשמו את הוראת האמפרמטר.

5. פתחו את הגרפים:Electron energy vs light frequency ; Current vs battery voltage

6. הגדילו בהדרגה את מתח הסוללה בקפיצות של 0.5V ורשמו את קריאת מד הזרם ואת השינוי באנרגיה קינטית בכל תחום של אורכי הגל.

7. הקטינו בהדרגה את מתח הסוללה בקפיצות של 0.5V (הסוללה בקוטביות הפוכה) ורשמו את קריאת מד הזרם ואת השינוי באנרגיה קינטית בכל תחום של אורכי הגל.

מסקנות חלק ג

1.      נסחו את הקשר בין הגדלת מתח ההאצה (מתח חיובי) לבין הזרם הזורם במעגל

2.      נסחו את הקשר בין הגדלת מתח ההאטה (מתח שלילי) לבין הזרם הזורם במעגל

3.      האם הבחנתם בשינויים באנרגיה הקינטית של האלקטרון כאשר השתנה מתח הסוללה?