9.1. A fotoeffektus kimutatása
A kísérlet célja
Fotoeffektus jelenségének demonstrálása, mennyiségi viszonyainak érzékeltetése.
Szükséges anyagok, eszközök
- Higanygőz lámpa, állványra szerelve
- Fojtótekercs higanygőz lámpához
- Cink lemez szigetelő állványon
- 2 db vezeték
- Statikus voltmérő (galvanométer)
- Kisméretű ablaküveg
- Izzószálas asztali lámpa
- Ebonitrúd, üvegrúd, selyem és szőrme
A mérés leírása
A kísérlet összeszerelésének megkezdése előtt kapcsoljuk be a higanygőz lámpát, mivel néhány perc szükséges, amíg eléri a maximális intenzitását. A lámpa a kísérlet ideje alatt legyen végig a fal felé fordítva. A voltmérő mérő ágához csatlakoztassuk a cinklemezt, a másikat (amin a föld jelzés van) csatlakoztassuk a csaphoz (azaz földeljük le). Vigyázzunk, hogy a cinklemezből jövő kábel végig a levegőben fusson! A cinklemezt kezdetbe ne világítsa meg a higanylámpából jövő közvetlen fénysugár!
- Az ebonitrudat dörzsöljük meg selyemmel, majd töltsük fel vele a cinklemezt (a feltöltött rudat végig kell húzni a lemezen). Ezt addig ismételjük, míg a feszültségmérő 5 kV körüli értéket nem jelez. Akkor jó az összeállítás, ha feltöltés után a feszültség állandó (vagy csak nagyon lassan csökken). Fordítsuk a higanygőz lámpát a lemez felé, és figyeljük meg a mutató állását!
- Ezt követően ismételjük meg a kísérletet bőrrel dörzsölt üvegrúddal! Figyeljük meg a különbséget!
- Töltsük fel ismét ebonitrúddal a lemezt, de most szembefordítás előtt helyezzünk ablaküveget a lámpa és a lemez közé.
Vigyázat! A higanygőz lámpába sohase nézzünk bele közvetlenül, mert károsíthatja a szemet. A lámpát csak addig üzemeltessük, amíg feltétlenül szükséges!
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Adjunk magyarázatot a fényelektromos hatás jelenségére! Mi játszódik le atomi szinten?
- Írjuk fel az Einstein-féle fényelektromos egyenletet és mutassuk be a tagjainak fizikai hátterét! Az egyenletet felhasználva magyarázzuk meg az ablaküveg hatását!
Módszertani kiegészítések
- Sokszor előfordul, hogy az üvegrúddal feltöltött cinklemez is veszít a töltöttségéből, amikor rávilágítunk a higanygőz lámpával. Ez a tanárt és a diákot is összezavarhatja. A kísérlet ezen része nem tartozik szervesen a demonstrációhoz, inkább csak érdekesség. Nem támogatja a fényelektromos jelenség fogalmi megértését, ezért nyugodtan kihagyható.
9.1. A fotoeffektus kimutatása
A kísérlet célja
Fotoeffektus jelenségének demonstrálása, mennyiségi viszonyainak érzékeltetése.
Szükséges anyagok, eszközök
- Higanygőz lámpa, állványra szerelve
- Fojtótekercs higanygőz lámpához
- Cink lemez szigetelő állványon
- 2 db vezeték
- Statikus voltmérő (galvanométer)
- Kisméretű ablaküveg
- Izzószálas asztali lámpa
- Ebonitrúd, üvegrúd, selyem és szőrme
A mérés leírása
A kísérlet összeszerelésének megkezdése előtt kapcsoljuk be a higanygőz lámpát, mivel néhány perc szükséges, amíg eléri a maximális intenzitását. A lámpa a kísérlet ideje alatt legyen végig a fal felé fordítva. A voltmérő mérő ágához csatlakoztassuk a cinklemezt, a másikat (amin a föld jelzés van) csatlakoztassuk a csaphoz (azaz földeljük le). Vigyázzunk, hogy a cinklemezből jövő kábel végig a levegőben fusson! A cinklemezt kezdetbe ne világítsa meg a higanylámpából jövő közvetlen fénysugár!
- Az ebonitrudat dörzsöljük meg selyemmel, majd töltsük fel vele a cinklemezt (a feltöltött rudat végig kell húzni a lemezen). Ezt addig ismételjük, míg a feszültségmérő 5 kV körüli értéket nem jelez. Akkor jó az összeállítás, ha feltöltés után a feszültség állandó (vagy csak nagyon lassan csökken). Fordítsuk a higanygőz lámpát a lemez felé, és figyeljük meg a mutató állását!
- Ezt követően ismételjük meg a kísérletet bőrrel dörzsölt üvegrúddal! Figyeljük meg a különbséget!
- Töltsük fel ismét ebonitrúddal a lemezt, de most szembefordítás előtt helyezzünk ablaküveget a lámpa és a lemez közé.
Vigyázat! A higanygőz lámpába sohase nézzünk bele közvetlenül, mert károsíthatja a szemet. A lámpát csak addig üzemeltessük, amíg feltétlenül szükséges!
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Adjunk magyarázatot a fényelektromos hatás jelenségére! Mi játszódik le atomi szinten?
- Írjuk fel az Einstein-féle fényelektromos egyenletet és mutassuk be a tagjainak fizikai hátterét! Az egyenletet felhasználva magyarázzuk meg az ablaküveg hatását!
Módszertani kiegészítések
- Sokszor előfordul, hogy az üvegrúddal feltöltött cinklemez is veszít a töltöttségéből, amikor rávilágítunk a higanygőz lámpával. Ez a tanárt és a diákot is összezavarhatja. A kísérlet ezen része nem tartozik szervesen a demonstrációhoz, inkább csak érdekesség. Nem támogatja a fényelektromos jelenség fogalmi megértését, ezért nyugodtan kihagyható.