Energiregnskapet: E_k = hf − W

Hva viser visualet?

Einsteins fotoelektriske likning er et rent energiregnskap: E_k(maks) = hf − W. Ett foton gir hele energien sin til ett elektron. Først må løsrivingsarbeidet W betales, og det som er igjen, blir elektronets maksimale kinetiske energi.

Med λ = 245 nm er fotonenergien hc/λ = 8,12 · 10⁻¹⁹ J, altså 5,07 eV. Måler du at elektronene kommer ut med E_k = 1,18 · 10⁻¹⁹ J, kan du regne baklengs: W = 8,12 · 10⁻¹⁹ − 1,18 · 10⁻¹⁹ = 6,9 · 10⁻¹⁹ J, som er 4,3 eV. Det er sink.

Søylen viser hvor skjevt regnskapet er: 85 % av fotonenergien går med til å slippe elektronet løs, og bare 15 % blir fart. Stoppspenningen leser av akkurat den siste biten, siden e·U₀ = E_k gir U₀ = 0,74 V.

Slik leser du visualet

Merkene under står også i bildet.

1. 1. Ett foton, ett elektron. Fotonet gir hele energien sin til ett elektron.
2. 2. W tas først. Løsrivingsarbeidet er 85 % av fotonenergien her.
3. 3. Resten måles som U₀. 0,74 eV overskudd gir stoppspenningen 0,74 V.

Nøkkelbegreper

• Einsteins fotoelektriske likning
• E_k = hf − W
• løsrivingsarbeid
• stoppspenning
• energibevaring
• eU₀ = E_k

På prøve og muntlig-praktisk

Oppgaven går ofte baklengs: du får λ og E_k og skal finne W. Regn E_f = hc/λ først, trekk fra E_k, og oppgi svaret både i joule og elektronvolt. Pek på hvert ledd i likningen når du forklarer.

Kildegrunnlag

eksamen-host-2024.html oppgave 6a–6b (λ = 245 nm, E_k = 1,18 · 10⁻¹⁹ J, E_f = 8,12 · 10⁻¹⁹ J, W = 6,9 · 10⁻¹⁹ J ≈ 4,3 eV, stoppspenning E_k = eU₀)