Az alábbi elrendezésben egy kalcium bevonatú katóddal ellátott fotocellát vizsgálunk. A katódot különböző színű fénynyalábokkal világítjuk meg, és mérjük, hogy folyik-e áram az áramkörben
Tapasztalatainkat a következő táblázat rögzíti:
| fény hullámhossza | $550\ \mathrm{nm}$ (zöld) | $500\ \mathrm{nm}$ (kékeszöld) | $480\ \mathrm{nm}$ | $440\ \mathrm{nm}$ (ibolyáskék) | $400\ \mathrm{nm}$ (ibolya) |
| áram | nincs | nincs | nincs | van | van |
Értelmezze a jelenséget!
Ugyan a feladat nem írja, hogy a fotocella vákuumfotocella vagy pedig gáztöltésű, mindenesetre megjegyezhetjük, hogy a vákuumfotocellák már az anódra kapcsolt (katódhoz képest) pozitív potenciál nélkül is adnak áramot, még ha nem is sokat (nagyságrendileg \(10\ \mathrm{\mu A}\)-t lumenenként).
Ha az áramkörben áram folyik, akkor a fotocella katódjáról elektronok lépnek ki.
2 pont
Az elektronok a megvilágítás hatására lépnek ki,
2 pont
ez a fényelektromos hatás.
1 pont
A kilépés csak akkor következik be, ha a megvilágító fény fotonjának energiája fedezi a kilépéshez szükséges munkát.
3 pont
A foton energiája a fény frekvenciájával arányos. (Planck-formula is elfogadható)
2 pont
A hullámhossz a frekvenciával fordítottan arányos,
2 pont
ezért következik be kisebb hullámhosszú fényre az elektronkibocsátás.
3 pont
Összesen: 15 pont
(Ha a vizsgázó összevon lépéseket, vagy más sorrendben fejti ki azokat, a megfelelő pontszámok akkor is megadhatók.)