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光電効果の問題

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お礼率 31% (18/57)

ある物質の光電効果を測定したところ最大制止電圧Voは波長4300Åのとき1.7V、6000Åのとき0.7Vであった。これらの値からh(プランク定数)の値を求めよ。

上の問題が解けません。誰か助けて下さい。
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質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.1
レベル10

ベストアンサー率 51% (86/168)

まずは、波長λ、金属の仕事関数W、光電子の最大速度vなどを用いて、
波長λの光子が金属面に当たり光電子が飛び出てくるときの
エネルギー保存の式を考えてみてください。

次に、最大速度の電子が他方の極板に届くかどうかの境目が制止電圧Voですから、
ここでもエネルギー保存則の式を立ててみてください。

これら2つの式に数値を代入すればhの値が出てきます。
わからない部分があれば補足してください。
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その他の回答 (全4件)

  • 回答No.2

電極(A) ----> 電極(B) で電極Aに光が当たってBに到達するわけです。 丁度到達したときには電子の持っているエネルギーは0になるのが最大制止電圧V0に対応しますね。 考えないといけないのは、電子がもらうエネルギーはhν(νは光の振動数)ですね。 さて、もらったエネルギーを消費する方を考えると、 物質の仕事関数wのエネルギーが電極Aから飛び出すときに必要で、更にV0のポテンシャ ...続きを読む
電極(A) ----> 電極(B)
で電極Aに光が当たってBに到達するわけです。
丁度到達したときには電子の持っているエネルギーは0になるのが最大制止電圧V0に対応しますね。
考えないといけないのは、電子がもらうエネルギーはhν(νは光の振動数)ですね。

さて、もらったエネルギーを消費する方を考えると、
物質の仕事関数wのエネルギーが電極Aから飛び出すときに必要で、更にV0のポテンシャルを乗り越えないといけないわけです。
仕事関数は与えられていないので、wのままにしておきます。

そうしてエネルギーは保存されますから式を立てると、2本の式が出ます。わからないパラメータはwとhですね。
あとは式を解けば良いでしょう。

必要な知識は、

1)波長→振動数への式(教科書にズバリ載っているでしょう)
2)ポテンシャルV0を乗り越えるために電子が必要なエネルギーの式
ヒント:1Vの定義は、1C(クーロン)の電荷がポテンシャルの高いところから低いところに下るとき、丁度1Jのエネルギーを得るのが1Vになります。
3)電子の電荷素量(教科書、参考書に載っているでしょう)

があれば求まりますね。

ではがんばって下さい。
補足コメント
hitaya

お礼率 31% (18/57)

1)v=fλでしょうか?でもこれだったらvが未知数のままですよね??
2)E=elVolですよね?

今一歩って感じです。もう少しヒントを!
投稿日時 - 2001-09-13 22:49:39


  • 回答No.3
レベル10

ベストアンサー率 51% (86/168)

>1)v=fλでしょうか?でもこれだったらvが未知数のままですよね?? 使う式はこれであっています。 今は光ですからvとは光速度cのことです。 この問題は素電荷 e と光速度cは既知の量としなければ解けません。 >2)E=elVolですよね? そうですね。 もう、式を立てることは出来ましたか? 2つのエネルギー保存の式を一度補足に書いてみてください。 間違っている部分があれば指 ...続きを読む
>1)v=fλでしょうか?でもこれだったらvが未知数のままですよね??
使う式はこれであっています。
今は光ですからvとは光速度cのことです。
この問題は素電荷 e と光速度cは既知の量としなければ解けません。

>2)E=elVolですよね?
そうですね。

もう、式を立てることは出来ましたか?
2つのエネルギー保存の式を一度補足に書いてみてください。
間違っている部分があれば指摘します。
補足コメント
hitaya

お礼率 31% (18/57)

E1=1.7e=h*c/4300Å-W1
E2=0.7e=h*c/6000Å-W2

こんな感じでしょうか?
投稿日時 - 2001-09-14 08:12:41
  • 回答No.4
レベル10

ベストアンサー率 51% (86/168)

>E1=1.7e=h*c/4300Å-W1 >E2=0.7e=h*c/6000Å-W2 >こんな感じでしょうか? ほぼ出来ています。 あとは W1=W2 とすれば、e,c の値を代入して計算するだけですね。 4300Åなどとしていますが、代入するとき単位には気をつけてください。 仕事関数というのは、金属の表面から電子が飛び出すのに 使われるエネルギーの大きさを表します。 したがって ...続きを読む
>E1=1.7e=h*c/4300Å-W1
>E2=0.7e=h*c/6000Å-W2
>こんな感じでしょうか?
ほぼ出来ています。
あとは W1=W2 とすれば、e,c の値を代入して計算するだけですね。
4300Åなどとしていますが、代入するとき単位には気をつけてください。

仕事関数というのは、金属の表面から電子が飛び出すのに
使われるエネルギーの大きさを表します。
したがって、金属の種類によって決まる値なので
当てる光の波長にはよりません。
  • 回答No.5
レベル12

ベストアンサー率 30% (241/783)

こんにちは、横からちょっぴり失礼します。 もう少しですね、がんばってください。 >ある物質の光電効果を測定したところ最大制止電圧Voは波長4300Åのとき1.7V、6000Åのとき0.7Vであった。 これは、hitayaさんが実測で求めた値なのでしょうか? (単純に文書の問題文で与えられた数字なら関係ないのですが) もし実測したデータならば、以下の点にも注意して下さい。 ...続きを読む
こんにちは、横からちょっぴり失礼します。
もう少しですね、がんばってください。

>ある物質の光電効果を測定したところ最大制止電圧Voは波長4300Åのとき1.7V、6000Åのとき0.7Vであった。

これは、hitayaさんが実測で求めた値なのでしょうか?
(単純に文書の問題文で与えられた数字なら関係ないのですが)

もし実測したデータならば、以下の点にも注意して下さい。

1)最大制止電圧について
誤差の原因として、「仕事関数の違いによる接触電位差」と「実測データの曲線のどこを制止電圧と見るか」があります。
前者は計算時には結果的には打ち消しあいますが、後者は難しいので注意が必要です。物理学実験の本をよく読んで下さい。

2)波長について
この波長はどのようにして決めたのでしょうか?
白熱電球と色フィルターを組み合わせた場合は、色フィルターの透過曲線のピーク値で計算を進めるとおかしくなってしまいます。フィルターの特性が悪いほど(半値幅が広いほど)誤差が大きくなりますので注意が必要です。
理由はhitayaさんがよく考えてください。
光電効果とはなにか、から考えればどのように波長を決めるべきかわかってくると思います。

この結果について真値とのズレを論ずる際にこれらの考察が必要になりますので、頭の片隅にでも入れておいてください。
お礼コメント
hitaya

お礼率 31% (18/57)

皆さんありがとうございました♪
投稿日時 - 2001-09-16 21:18:22
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