Fotoelektrisk effekt - Versionshistorik

Hakan: /* Lär mer */

2018-03-11T21:32:53Z

Lär mer

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 21.32
Rad 81:		Rad 81:
	== Lär mer ==		== Lär mer ==

	Laboration fotoelektrisk effekt		{{#ev:youtube\|zIgkTzvlLf0\|400\|right\|Laboration fotoelektrisk effekt}}

	: [http://mynixworld.info/2014/01/05/fotoelektrisk-effekt/ Fotoelektrisk effekt, My *nix world]		: [http://mynixworld.info/2014/01/05/fotoelektrisk-effekt/ Fotoelektrisk effekt, My *nix world]

Hakan: /* Lär mer */

2018-03-11T21:31:07Z

Lär mer

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 21.31
Rad 80:		Rad 80:

	== Lär mer ==		== Lär mer ==

			Laboration fotoelektrisk effekt

	: [http://mynixworld.info/2014/01/05/fotoelektrisk-effekt/ Fotoelektrisk effekt, My *nix world]		: [http://mynixworld.info/2014/01/05/fotoelektrisk-effekt/ Fotoelektrisk effekt, My *nix world]

Hakan: /* Einsteins tolkning */

2018-03-11T20:54:29Z

Einsteins tolkning

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.54
Rad 36:		Rad 36:
	En cell består av två elektroder av samma metall på vardera ända och kopplas till en spänningskälla. En kvicksilverlampa belyser elektroden med högst potential, och vi antar att frekvensen är tillräcklig för att få fotoelektrisk effekt. Detta gör att vi får fria elektroner i vår cell.		En cell består av två elektroder av samma metall på vardera ända och kopplas till en spänningskälla. En kvicksilverlampa belyser elektroden med högst potential, och vi antar att frekvensen är tillräcklig för att få fotoelektrisk effekt. Detta gör att vi får fria elektroner i vår cell.
	Potentialen avpassas ''U<sub>a</sub>'' så att galvanometern visar noll. Detta betyder att inga elektroner som frigjorts från den belysta elektroden har orkat tar sig över till den obelysta elektroden. Elektronerna som frigjorts lagrar den kinetiska energin som potentiell energi ''eU<sub>a</sub>'' i det elektriska fältet. Alltså har vi att ''E<sub>k</sub>'' = ''eU<sub>a</sub>''.		Potentialen avpassas ''U<sub>a</sub>'' så att galvanometern visar noll. Detta betyder att inga elektroner som frigjorts från den belysta elektroden har orkat tar sig över till den obelysta elektroden. Elektronerna som frigjorts lagrar den kinetiska energin som potentiell energi ''eU<sub>a</sub>'' i det elektriska fältet. Alltså har vi att ''E<sub>k</sub>'' = ''eU<sub>a</sub>''.
	Om elektroden belyses med olika diskreta frekvenser kan ett diagram ritas upp där fotoelektronernas (de som frigörs) kinetiska energi avsätts mot ljusets frekvens, ''f''. En rät linje fås vars ekvation är ''E<sub>k</sub>'' = ''hf'' + (-''W''<sub>0</sub>), där ''W''<sub>0</sub> kallas för utträdesarbetet. ''h'' är alltså riktningskoefficienten och ''W''<sub>0</sub> är skärningen i y-axeln.~~<ref>[[Riktningskoefficient\|Riktningskoefficient och räta linjer]]</ref>~~		Om elektroden belyses med olika diskreta frekvenser kan ett diagram ritas upp där fotoelektronernas (de som frigörs) kinetiska energi avsätts mot ljusets frekvens, ''f''. En rät linje fås vars ekvation är ''E<sub>k</sub>'' = ''hf'' + (-''W''<sub>0</sub>), där ''W''<sub>0</sub> kallas för utträdesarbetet. ''h'' är alltså riktningskoefficienten och ''W''<sub>0</sub> är skärningen i y-axeln.
	En vanlig form att skriva ekvationen på är ''hf'' = ''W''<sub>0</sub> + ''E<sub>k</sub>''. Summan av den energi som krävs för att elektronen ska lämna metallen samt få sin rörelseenergi är alltså den totala energin ''hf''. Alltså består ljuset av diskreta energipaket där ''W''<sub>0</sub> är uträdesarbetet från ''anoden.''		En vanlig form att skriva ekvationen på är ''hf'' = ''W''<sub>0</sub> + ''E<sub>k</sub>''. Summan av den energi som krävs för att elektronen ska lämna metallen samt få sin rörelseenergi är alltså den totala energin ''hf''. Alltså består ljuset av diskreta energipaket där ''W''<sub>0</sub> är uträdesarbetet från ''anoden.''

	Einstein förutsåg med detta bland annat existensen av en minsta frekvens för att frigöra elektroner från metallen. Trots att hans resultat även har visats vara experimentellt korrekta av R. A. Millikan (Millikan försökte ursprungligen bevisa att Einstein hade fel då han inte var speciellt förtjust i principen bakom ljuskvanta, men ironiskt nog blev resultatet rena motsatsen), fanns det fortfarande motstånd till dessa energipaket, eftersom det stred mot Maxwells berömda ekvationer. Efter att A. H. Compton analyserat sina resultat av comptonspridning, blev dock konceptet bakom fotonen och ljuskvanta än mer accepterad. [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/index.html Nobelpriset i fysik, 1927]		Einstein förutsåg med detta bland annat existensen av en minsta frekvens för att frigöra elektroner från metallen. Trots att hans resultat även har visats vara experimentellt korrekta av R. A. Millikan (Millikan försökte ursprungligen bevisa att Einstein hade fel då han inte var speciellt förtjust i principen bakom ljuskvanta, men ironiskt nog blev resultatet rena motsatsen), fanns det fortfarande motstånd till dessa energipaket, eftersom det stred mot Maxwells berömda ekvationer. Efter att A. H. Compton analyserat sina resultat av comptonspridning, blev dock konceptet bakom fotonen och ljuskvanta än mer accepterad. [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/index.html Nobelpriset i fysik, 1927]

	Det bör noteras att Einstein först efteråt insåg hur Plancks teorier samföll med hans egna. Ursprungligen hade han kommit fram till ekvationen ''E'' = ''Cf'' år 1905 genom att använda ~~[[Wiens lag\|~~Wiens strålningslag]] som är noggrann endast vid höga frekvenser. Följande år insåg han förbindelsen och förstod att ''C'' = ''h''.		Det bör noteras att Einstein först efteråt insåg hur Plancks teorier samföll med hans egna. Ursprungligen hade han kommit fram till ekvationen ''E'' = ''Cf'' år 1905 genom att använda Wiens strålningslag som är noggrann endast vid höga frekvenser. Följande år insåg han förbindelsen och förstod att ''C'' = ''h''.

	=== Ekvationer och förklaringar ===		=== Ekvationer och förklaringar ===

Hakan: /* Einsteins tolkning */

2018-03-11T20:53:06Z

Einsteins tolkning

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.53
Rad 34:		Rad 34:
	Det hela kan förklaras mer i detalj med en försöksuppställning (se figur till höger).		Det hela kan förklaras mer i detalj med en försöksuppställning (se figur till höger).

	En cell består av två elektroder av samma metall på vardera ända och kopplas till en spänningskälla. En kvicksilverlampa belyser elektroden med högst ~~[[elektrisk spänning\|~~potential]], och vi antar att frekvensen är tillräcklig för att få fotoelektrisk effekt. Detta gör att vi får fria elektroner i vår cell.		En cell består av två elektroder av samma metall på vardera ända och kopplas till en spänningskälla. En kvicksilverlampa belyser elektroden med högst potential, och vi antar att frekvensen är tillräcklig för att få fotoelektrisk effekt. Detta gör att vi får fria elektroner i vår cell.
	Potentialen avpassas ''U<sub>a</sub>'' så att ~~[[galvanometer]]n~~ visar noll. Detta betyder att inga elektroner som frigjorts från den belysta elektroden har orkat tar sig över till den obelysta elektroden. Elektronerna som frigjorts lagrar den ~~[[kinetisk energi\|~~kinetiska energin]] som [[potentiell energi]] ''eU<sub>a</sub>'' i det ~~[[E-fält\|~~elektriska fältet]]. Alltså har vi att ''E<sub>k</sub>'' = ''eU<sub>a</sub>''.		Potentialen avpassas ''U<sub>a</sub>'' så att galvanometern visar noll. Detta betyder att inga elektroner som frigjorts från den belysta elektroden har orkat tar sig över till den obelysta elektroden. Elektronerna som frigjorts lagrar den kinetiska energin som potentiell energi ''eU<sub>a</sub>'' i det elektriska fältet. Alltså har vi att ''E<sub>k</sub>'' = ''eU<sub>a</sub>''.
	Om elektroden belyses med olika diskreta frekvenser kan ett diagram ritas upp där fotoelektronernas (de som frigörs) kinetiska energi avsätts mot ljusets frekvens, ''f''. En rät linje fås vars ekvation är ''E<sub>k</sub>'' = ''hf'' + (-''W''<sub>0</sub>), där ''W''<sub>0</sub> kallas för utträdesarbetet. ''h'' är alltså ~~[[riktningskoefficient]]en~~ och ''W''<sub>0</sub> är skärningen i y-axeln.<ref>[[Riktningskoefficient\|Riktningskoefficient och räta linjer]]</ref>		Om elektroden belyses med olika diskreta frekvenser kan ett diagram ritas upp där fotoelektronernas (de som frigörs) kinetiska energi avsätts mot ljusets frekvens, ''f''. En rät linje fås vars ekvation är ''E<sub>k</sub>'' = ''hf'' + (-''W''<sub>0</sub>), där ''W''<sub>0</sub> kallas för utträdesarbetet. ''h'' är alltså riktningskoefficienten och ''W''<sub>0</sub> är skärningen i y-axeln.<ref>[[Riktningskoefficient\|Riktningskoefficient och räta linjer]]</ref>
	En vanlig form att skriva ekvationen på är ''hf'' = ''W''<sub>0</sub> + ''E<sub>k</sub>''. Summan av den energi som krävs för att elektronen ska lämna metallen samt få sin rörelseenergi är alltså den totala energin ''hf''. Alltså består ljuset av diskreta energipaket där ''W''<sub>0</sub> är uträdesarbetet från ''anoden.'' ~~Detta påpekades av Lektor Jan Bergfeldt i Nämnaren nr 4 1977.~~		En vanlig form att skriva ekvationen på är ''hf'' = ''W''<sub>0</sub> + ''E<sub>k</sub>''. Summan av den energi som krävs för att elektronen ska lämna metallen samt få sin rörelseenergi är alltså den totala energin ''hf''. Alltså består ljuset av diskreta energipaket där ''W''<sub>0</sub> är uträdesarbetet från ''anoden.''

	Einstein förutsåg med detta bland annat existensen av en minsta frekvens för att frigöra elektroner från metallen. Trots att hans resultat även har visats vara experimentellt korrekta av ~~[[Robert A. Millikan\|~~R. A. Millikan]] (Millikan försökte ursprungligen bevisa att Einstein hade fel då han inte var speciellt förtjust i principen bakom [[ljuskvanta]], men ironiskt nog blev resultatet rena motsatsen), fanns det fortfarande motstånd till dessa energipaket, eftersom det stred mot Maxwells berömda ekvationer. Efter att ~~[[Arthur Compton\|~~A. H. Compton]] analyserat sina resultat av [[comptonspridning]], blev dock konceptet bakom fotonen och ljuskvanta än mer accepterad.~~<ref>~~[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/index.html Nobelpriset i fysik, 1927]~~</ref>~~		Einstein förutsåg med detta bland annat existensen av en minsta frekvens för att frigöra elektroner från metallen. Trots att hans resultat även har visats vara experimentellt korrekta av R. A. Millikan (Millikan försökte ursprungligen bevisa att Einstein hade fel då han inte var speciellt förtjust i principen bakom ljuskvanta, men ironiskt nog blev resultatet rena motsatsen), fanns det fortfarande motstånd till dessa energipaket, eftersom det stred mot Maxwells berömda ekvationer. Efter att A. H. Compton analyserat sina resultat av comptonspridning, blev dock konceptet bakom fotonen och ljuskvanta än mer accepterad. [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/index.html Nobelpriset i fysik, 1927]

	Det bör noteras att Einstein först efteråt insåg hur Plancks teorier samföll med hans egna. Ursprungligen hade han kommit fram till ekvationen ''E'' = ''Cf'' år 1905 genom att använda [[Wiens lag\|Wiens strålningslag]] som är noggrann endast vid höga frekvenser. Följande år insåg han förbindelsen och förstod att ''C'' = ''h''.		Det bör noteras att Einstein först efteråt insåg hur Plancks teorier samföll med hans egna. Ursprungligen hade han kommit fram till ekvationen ''E'' = ''Cf'' år 1905 genom att använda [[Wiens lag\|Wiens strålningslag]] som är noggrann endast vid höga frekvenser. Följande år insåg han förbindelsen och förstod att ''C'' = ''h''.

Hakan: /* Ekvationer och förklaringar */

2018-03-11T20:49:24Z

Ekvationer och förklaringar

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.49
Rad 47:		Rad 47:
	:<math>eU_a=h(f-f_0)\,</math>		:<math>eU_a=h(f-f_0)\,</math>

	* ''h'' är [[Plancks konstant]] med värdet 6,626⋅10<sup>-34</sup> Js.		* ''h'' är Plancks konstant med värdet 6,626⋅10<sup>-34</sup> Js.
	* ''f'' är fotonens frekvens, som alltså bestämmer dess energi enligt ''E'' = ''hf''.		* ''f'' är fotonens frekvens, som alltså bestämmer dess energi enligt ''E'' = ''hf''.
	* ''W''<sub>0</sub> = ''hf''<sub>0</sub> är utträdesarbetet, dvs. den energi som krävs för att en elektron ska kunna frigöras. Eftersom ''h'' är en konstant, så beror utträdesarbetet helt på ''f''<sub>0</sub>, en minsta frekvens som krävs för att frigöra elektronerna.		* ''W''<sub>0</sub> = ''hf''<sub>0</sub> är utträdesarbetet, dvs. den energi som krävs för att en elektron ska kunna frigöras. Eftersom ''h'' är en konstant, så beror utträdesarbetet helt på ''f''<sub>0</sub>, en minsta frekvens som krävs för att frigöra elektronerna.
	* ''E<sub>k</sub>'' = ''eU<sub>a</sub>'' = ''m<sub>e</sub>v''<sub>e</sub><sup>2</sup>/2 betecknar rörelseenergin (samma sak som [[kinetisk energi]], därav index ''k'') för elektronerna med massan ''m''<sub>e</sub> och hastigheten ''v''<sub>e</sub>.		* ''E<sub>k</sub>'' = ''eU<sub>a</sub>'' = ''m<sub>e</sub>v''<sub>e</sub><sup>2</sup>/2 betecknar rörelseenergin (samma sak som kinetisk energi, därav index ''k'') för elektronerna med massan ''m''<sub>e</sub> och hastigheten ''v''<sub>e</sub>.

	== Sammanfattning ==		== Sammanfattning ==

Hakan: /* Sammanfattning */

2018-03-11T20:45:11Z

Sammanfattning

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.45
Rad 53:		Rad 53:

	== Sammanfattning ==		== Sammanfattning ==

			{{#ev:youtube\|9ONg6eBwCEA\|400\|right}}

	Ljus, som består av fotoner, lämnar alltså över ''all sin energi i en enda stöt'' när den väl träffar på en elektron i metallen. Principen ”allt eller inget” gäller. I samma stund som detta sker, upphör fotonen att existera. När fotonen träffar en elektron kan tre fall tänkas ske:		Ljus, som består av fotoner, lämnar alltså över ''all sin energi i en enda stöt'' när den väl träffar på en elektron i metallen. Principen ”allt eller inget” gäller. I samma stund som detta sker, upphör fotonen att existera. När fotonen träffar en elektron kan tre fall tänkas ske:
	* Fotonens energi är mindre än utträdesarbetet: Elektronen får inte tillräckligt med energi för att slås ut från metallen.		* Fotonens energi är mindre än utträdesarbetet: Elektronen får inte tillräckligt med energi för att slås ut från metallen.

Hakan: /* Historia */

2018-03-11T20:34:59Z

Historia

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.34
Rad 15:		Rad 15:

	== Historia ==		== Historia ==

			{{#ev:youtube\|tXcu71WUda8\|400\|right}}

	=== Den klassiska fysiken misslyckas ===		=== Den klassiska fysiken misslyckas ===
	Den fotoelektriska effekten upptäcktes på 1800-talet, men kunde då inte förklaras på ett tillfredsställande sätt. Vid denna tid dominerade Vågteorin för ljus, vilket Youngs experiment med dubbelspalter, Maxwells eleganta teorier om ljusets vågegenskaper och Hertz experiment från 1887 övertygat de allra flesta om.		Den fotoelektriska effekten upptäcktes på 1800-talet, men kunde då inte förklaras på ett tillfredsställande sätt. Vid denna tid dominerade Vågteorin för ljus, vilket Youngs experiment med dubbelspalter, Maxwells eleganta teorier om ljusets vågegenskaper och Hertz experiment från 1887 övertygat de allra flesta om.

Hakan: /* Introduktion */

2018-03-11T20:34:33Z

Introduktion

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.34
Rad 7:		Rad 7:
	== Introduktion ==		== Introduktion ==

	{{#ev:youtube\|~~tXcu71WUda8~~\|400\|right}}		{{#ev:youtube\|u_3leX9CUPU\|400\|right}}


	När en metallyta belyses med ljus av tillräckligt kort våglängd, kommer elektroner att utsändas. För de flesta metaller behövs ultraviolett ljus, men för några metaller ligger denna tröskel vid längre våglängder, i det synliga området. Fotoströmmen, det vill säga antalet elektroner som utsänds, är direkt proportionell mot ljusets intensitet, hur låg intensiteten än är. Men för våglängder som är längre än gränsvåglängden sker ingen fotoemission, även om ljuset har stark intensitet. Detta är förvånande när man beskriver ljuset som en elektromagnetisk våg, där den växlande elektriska fältstyrkan utövar krafter på och tillför energi till elektronerna.		När en metallyta belyses med ljus av tillräckligt kort våglängd, kommer elektroner att utsändas. För de flesta metaller behövs ultraviolett ljus, men för några metaller ligger denna tröskel vid längre våglängder, i det synliga området. Fotoströmmen, det vill säga antalet elektroner som utsänds, är direkt proportionell mot ljusets intensitet, hur låg intensiteten än är. Men för våglängder som är längre än gränsvåglängden sker ingen fotoemission, även om ljuset har stark intensitet. Detta är förvånande när man beskriver ljuset som en elektromagnetisk våg, där den växlande elektriska fältstyrkan utövar krafter på och tillför energi till elektronerna.

Hakan: /* Introduktion */

2018-03-11T20:33:32Z

Introduktion

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.33
Rad 6:		Rad 6:

	== Introduktion ==		== Introduktion ==

			{{#ev:youtube\|tXcu71WUda8\|400\|right}}

	När en metallyta belyses med ljus av tillräckligt kort våglängd, kommer elektroner att utsändas. För de flesta metaller behövs ultraviolett ljus, men för några metaller ligger denna tröskel vid längre våglängder, i det synliga området. Fotoströmmen, det vill säga antalet elektroner som utsänds, är direkt proportionell mot ljusets intensitet, hur låg intensiteten än är. Men för våglängder som är längre än gränsvåglängden sker ingen fotoemission, även om ljuset har stark intensitet. Detta är förvånande när man beskriver ljuset som en elektromagnetisk våg, där den växlande elektriska fältstyrkan utövar krafter på och tillför energi till elektronerna.		När en metallyta belyses med ljus av tillräckligt kort våglängd, kommer elektroner att utsändas. För de flesta metaller behövs ultraviolett ljus, men för några metaller ligger denna tröskel vid längre våglängder, i det synliga området. Fotoströmmen, det vill säga antalet elektroner som utsänds, är direkt proportionell mot ljusets intensitet, hur låg intensiteten än är. Men för våglängder som är längre än gränsvåglängden sker ingen fotoemission, även om ljuset har stark intensitet. Detta är förvånande när man beskriver ljuset som en elektromagnetisk våg, där den växlande elektriska fältstyrkan utövar krafter på och tillför energi till elektronerna.

Hakan: /* Aktivitet */

2018-03-11T20:20:47Z

Aktivitet

← Äldre version		Versionen från 11 mars 2018 kl. 20.20
Rad 67:		Rad 67:
	<div style="position: relative; width: 300px; height: 197px;"><a href="https://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric_en.jnlp" style="text-decoration: none;"><img src="https://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric-600.png" alt="Photoelectric Effect" style="border: none;" width="300" height="197"/><div style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px; background-color: #FFF; opacity: 0.6; filter: alpha(opacity = 60);"></div><table style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px;"><tr><td style="text-align: center; color: #000; font-size: 24px; font-family: Arial,sans-serif;">Click to Run</td></tr></table></a></div>		<div style="position: relative; width: 300px; height: 197px;"><a href="https://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric_en.jnlp" style="text-decoration: none;"><img src="https://phet.colorado.edu/sims/photoelectric/photoelectric-600.png" alt="Photoelectric Effect" style="border: none;" width="300" height="197"/><div style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px; background-color: #FFF; opacity: 0.6; filter: alpha(opacity = 60);"></div><table style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px;"><tr><td style="text-align: center; color: #000; font-size: 24px; font-family: Arial,sans-serif;">Click to Run</td></tr></table></a></div>
	</html>		</html>

			Om du klickar på bilden laddas ett simuleringsprogram ner. Det körs i Java.

	== Lär mer ==		== Lär mer ==