האפקט הפוטאלקטרי

האפקט הפוטואלקטרי

ב 1905 הראה איינשטיין שהאור בנוי מזרם של חלקיקים

? כיצד הוא עשה זאת

בסוף המאה ה - 19  נתגלה האפקט הפוטואלקטרי.

?מהו אותו אפקט פוטואלקטרי

על כך במצגת האפקט הפוטואלקטרי

(קובץ תקציר מצגת אפקט פוטואלקטרי)

  סרטון המציג הדגמה בנושא האפקט הפוטואלקטרי: 

The Photoelectric Effect

באתר phet  יש סימולציה לאפקט הפוטואלקטרי

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

בסימולציה ניתן לשנות את עוצמת האור,

את אורך הגל, את סוג החומר וכן את המתח בין האלקטרודות , 

נסו לנבא את תוצאות הניסוי בעקבות השינויים שתערכו

תרגיל הבנה בנושא האפקט הפוטואלקטרי

נסכם את תוצאות הניסוי של האפקט הפוטואלקטרי:

1) קרן אור בעוצמה גבוהו תגרום לפליטת יותר אלקטרונים מקרן בעוצמה נמוכה באותה תדירות

(האלקטרונים שנפלטים נקראים גם פוטואלקטרונים, כי הם נפלטו בגלל אור). 

2) פליטת האלקטרונים נעשית כמעט מיידית עם פגיעת אלומת האור במתכת. 

3) לכל מתכת יש "תדירות הסף" משלה. 

4) פוטנציאל העצירה קבוע עבור מתכת מסוימת.

לכל עוצמות האור בעלי אותה תדירות הגבוהה מתדירות הסף. 

5) פוטנציאל העצירה גדל עם הגדלת התדירות. 

6) קיים קשר לינארי בין האנרגיה הקינטית המקסימלית של האלקטרונים והתדירות.

מקדם הפרופורציה (שיפוע הקו) לא תלוי במתכת והוא שווה לכל המתכות. 

ערכו נמדד בניסוי. השיפוע נקרא קבוע פלאנק.

כיצד תוצאות אלו מסתדרות עם התאוריה הקלאסית? 

על כך בדף האפקט הפוטאלקטרי  הסבר קלאסי לעומת מודרני

אחת התגליות של האפקט הפוטואלקטרי הייתה

שהאנרגיה הקינטית של האלקטרון לא תלויה בעוצמת האור

אלא בתדירות האור הפוגע בקטודה.

ואילו עוצמת האור ללא שינוי בתדירות של האור

 גרמה להוצאת יותר אלקטרונים מהקטודה 

אך לא בשינוי באנרגיה של האלקטרון.

 מכאן הגיעו למסקנה ששינוי עוצמת האור קשור בשטף הפוטונים.

עוצמת האור מוגדרת בתור כמות האנרגיה העוברת דרך יחידת שטח במשך יחידת זמן אחת.

וכמות האנרגיה תלויה בכמות הפוטונים הפוגעים ביחידת שטח (בניצב לכיוון הקרן)

נסכם:

עוצמת האור משפיעה על זרם הרוויה

אורך הגל של הפוטון משפיע על מתח העצירה 

תרגיל דוגמה בנושא חישוב עוצמת האור

בחן את עצמך: דף עבודה בנושא האפקט הפוטואלקטרי (פתרון)  ערך קובי שוורצבורד

photoelectric.applications

האפקט הפוטואלקטרי נמצא בשימוש נרחב.

 יישום העיקרי שלו הוא בתאים פוטואלקטריים

המשמשים במגוון רחב של מערכות פיקוד ובקרה, 

מערכות אלקטרוניות, לייזרים ועוד.

בכל פעם שאתם נכנסים למעלית 

עליכם לחשוב על האופי החלקיקי של האור,

כי למעשה אתם מפעילים תא פוטואלקטרי.

יש שם קרן אור המשוגרת 

לאורך הכניסה למעלית אל תא פוטואלקטרי.

כאשר גוף חוסם את מעבר קרן האור, 

הזרם שיוצר התא הפוטואלקטרי נפסק,

והמערכת הקשורה אליו מונעת מהדלת להיסגר.