A következő kísérletet végezzük: egy elektroszkóphoz cinklemezt csatlakoztatunk, majd az elektroszkópot és a cinklemezt negatív többlettöltéssel feltöltjük. (A kísérletet száraz levegőjű teremben végezzük, így a rendszer töltésvesztesége kicsiny, az elektroszkóp gyakorlatilag állandó töltést jelez.) Ezután a cinklemezt erős, ultraibolya fényt is kibocsátó fényforrással világítjuk meg. Ekkor az elektroszkóp mutatójának kitérése csökkenni kezd, jelezve a rendszer többlettöltésének csökkenését. Ha a megvilágító fény erősségét növeljük, akkor a töltésvesztés üteme felgyorsul.
a) Miért jön létre a töltésvesztés?
A megvilágító UV fény fotonjainak hatására a cinklemezből elektronok léptek ki.
Negatív töltésű fémlemez esetén a kilépő elektronokat a lemez elektromosan eltaszítja, ezért ezek véglegesen eltávoznak a lemezről. Mivel a távozó elektronok negatív töltést visznek magukkal, a lemez és az elektroszkóp negatív többlettöltése csökken, az elektroszkóp csökkenő töltést mutat.
a) A fényelektromos jelenség (fotoeffektus) megnevezése:
4 pont
A jelenség lényegének megfogalmazása:
A megvilágító UV fény fotonjainak hatására a cinklemezből elektronok léptek ki.
4 pont
Az elektronmennyiség csökkenésének értelmezése:
Negatív töltésű fémlemez esetén a kilépő elektronokat a lemez elektromosan eltaszítja, ezért ezek véglegesen eltávoznak a lemezről. Mivel a távozó elektronok negatív töltést visznek magukkal, a lemez és az elektroszkóp negatív többlettöltése csökken, az elektroszkóp csökkenő töltést mutat.
5 pont
(bontható)
b) Miért gyorsul fel a töltésvesztés, ha a megvilágító fény erősségét növeljük?
Ha erősebb megvilágító fényt alkalmazunk, akkor azonos idő alatt a lemezre több foton érkezik. Több foton természetesen több elektront léptet ki a lemezből, ezért a töltésvesztés felgyorsul.
b) A töltésvesztés gyorsulásának magyarázata:
Ha erősebb megvilágító fényt alkalmazunk, akkor azonos idő alatt a lemezre több foton érkezik. Több foton természetesen több elektront léptet ki a lemezből, ezért a töltésvesztés felgyorsul.
5 pont
(bontható)
Összesen: 18 pont