Καμπύλη i=f(V) στο φωτοηλεκτρικό- Ερώτηση

Στο διάγραμμα παριστάνεται η ένταση του ρεύματος των φωτοηλεκτρονίων σε συνάρτηση με την διαφορά δυναμικού VAC μεταξύ ανόδου και καθόδου, για ορισμένη τιμή της έντασης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας Iλ και για ορισμένη συχνότητα μεγαλύτερης της συχνότητας κατωφλίου, f>f0.

Στο διάγραμμα φαίνεται ότι όσο αυξάνεται η διαφορά δυναμικού αυξάνεται η ένταση  του ρεύματος των φωτοηλεκτρονίων.

Από το διάγραμμα φαίνεται επίσης πως όταν η διαφορά δυναμικού είναι μηδέν, κάποια φωτοηλεκτρόνια  φθάνουν στην άνοδο δημιουργώντας φωτοηλεκτρικό ρεύμα, έντασης έστω  i1.

Στην περίπτωση αυτή δεν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ ανόδου-καθόδου και τα φωτοηλεκτρόνια δεν επιταχύνονται, αλλά κινούνται με την ταχύτητα που είχαν τη στιγμή εξόδου από την κάθοδο.

Αυτό που δυσκολεύομαι να εξηγήσω είναι η αύξηση της έντασης του ρεύματος από την τιμή i1 στην ένταση κόρου iκορ.

Συμφωνώ πως η αύξηση της διαφοράς δυναμικού, προκαλεί αύξηση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου, άρα αύξηση της δύναμης και της επιτάχυνσης κάθε φωτοηλεκτρόνιου.

Αυτό οδηγεί σε μικρότερο χρονικό διάστημα κίνησης από την κάθοδο στην άνοδο, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί στο να φτάνουν περισσότερα φωτοηλεκτρόνια στην άνοδο στη μονάδα χρόνου, περισσότερο φορτίο στη μονάδα χρόνου, άρα ρεύμα μεγαλύτερης έντασης.

Με άλλα λόγια αυξάνεται το ποσοστό των ηλεκτρονίων που φθάνουν στην άνοδο ανά μονάδα χρόνου, σε σχέση με το ποσοστό αυτών που εκπέμπονται από την κάθοδο στη μονάδα χρόνου, μέχρι να φθάνει στην άνοδο ανά μονάδα χρόνου το 100% όσων εκπέμπονται ανά μονάδα χρόνου από την κάθοδο και να οδηγηθούμε στο ρεύμα κόρου.

Είναι αυτό σωστή αιτιολόγηση;

Χρωστάω την απάντηση στην τάξη, από το σημερινό μάθημα

 

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
30 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
8 ημέρες πριν

Καλησπέρα Θοδωρη.
Δεν είναι θέμα χρόνου. Αν η τάση είναι μηδενική δεν υπάρχει κανένας λόγος όλα τα φωτοηλεκτρόνια να φτάσουν στην άνοδο.
Καποια έχουν ταχύτητες τυχαίες και προσκρούουν στα τοιχώματα, κάποια παραμένουν στο χώρο δημιουργώντας και ένα νέφος αρνητικού φορτίου χώρου, το οποίο υποχρεώνει κάποια αλλά ηλεκτρόνια να επιστρέψουν στην κάθοδο…
ΥΓ
Έχω κλείσει το λαπτοπ όποτε το κινητό βγάζει και ορθογραφικά.,.
Καλο βραδυ

Αποστόλης Παπάζογλου
Αρχισυντάκτης
8 ημέρες πριν

Γεια σας παιδιά. Συμφωνώντας με το Διονύση, θυμάμαι την απάντηση του Στέφανου Τραχανά στο ερώτημα που είχε τεθεί στο σεμινάριο: τα φωτοηλεκτρόνια δεν βγαίνουν από το μέταλλο όλα με ταχύτητες κάθετες σε αυτό, με αποτέλεσμα να μην φτάνουν όλα στην κάθοδο. Με την αύξηση της τάσης όλο και περισσότερα ηλεκτρόνια αναγκάζονται να κινηθούν προς το συλλέκτη (αν θυμάμαι σωστά, είχε πει χαρακτηριστικά ότι το πεδίο τα ρουφάει προς το συλλέκτη) μέχρι που για κάποια τάση όλα τα ηλεκτρόνια που φεύγουν από το μέταλλο φτάνουν στο συλλέκτη, οπότε από εκεί και πέρα φτάνουμε στο ρεύμα κόρου.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Καλησπέρα Θοδωρή και Διονύση.
Αν θυμάμαι καλά την εξήγηση του Στέφανου Τραχανά στο Μάθησις το ισχυρό πεδίο μαζεύει όλα όσα εκπέμπονται από την κάθοδο. Ένα λιγότερο ισχυρό πεδίο δεν το επιτυγχάνει μια και όπως είπε και ο Διονύσης πηγαίνουν στα τοιχώματα.
Στην περίπτωση της λυχνίας επιστρέφουν στην κάθοδο απωθούμενα από το φορτίο χώρου.
Επιφύλλαξη έχω για το φορτίο χώρου. Όταν έγραφα για τη δίοδο λυχνία το συνάντησα ως ανασχετικό παράγοντα. Όμως υπάρχει μια διαφορά. Τα ηλεκτρόνια τα εκπεμπόμενα σε μία δίοδο έχουν ενέργειες της τάξης του kT ήτοι 0,1 eV περίπου.
Στο φωτοηλεκτρικό οι κινητικές ενέργειες είναι μερικά eV.
Ένα ηλεκτρόνιο μεγάλης κινητικής ενέργειας τρυπάει το φορτίο χώρου και στη συνέχεια δραπετεύει από την έλξη της ανόδου. Όμως με σημαντική ανοδική τάση η δραπέτευση είναι αδύνατη.

Πολλές φορές συναντάμε φαινόμενα με ομοιότητες ποιοτικές που όμως διαφέρουν στη εξήγηση (λ.χ. ευστάθεια μοτοσυκλέτας και ευστάθεια ποδηλάτου).

Το ότι μικραίνει ο χρόνος της διαδρομής των ηλεκτρονίων δεν επηρεάζει μια και αν παράγονται Ν ηλεκτρόνια το δευτερόλεπτο στην κάθοδο, Ν θα φτάσουν στην άνοδο με ισχυρή ανοδική τάση.

Τελευταία διόρθωση8 ημέρες πριν από Γιάννης Κυριακόπουλος
Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
8 ημέρες πριν

Γιάννη δεν έχουν όλα τα φωτοηλεκτρονια κινητική ενέργεια της τάξης των eV. Υπάρχουν και κάμποσα με ενέργειες της τάξης των 0.1 eV

Τελευταία διόρθωση8 ημέρες πριν από Διονύσης Μάργαρης
Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Γι αυτό είπα ότι έχω επιφύλαξη για τον ρόλο του φορτίου χώρου και δεν είπα ότι τον απορρίπτω. Ο Σ. Τραχανάς δεν ανέφερε το φορτίο χώρου.
Μια διαφορά είναι στη γεωμετρία των διατάξεων. Στη δίοδο η άνοδος περιβάλλει σαν πανωφόρι την κάθοδο και ο μόνος τρόπος να μην πάνε στην άνοδο είναι να γυρίσουν πίσω. Πως γυρίζουν πίσω;
Από το πεδίο καθόδου-φορτίου χώρου.
Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο πόσο επηρεάζει το φορτίο χώρου;
Δεν ξέρω, όμως θα το ανέφερε έστω σαν δευτερεύοντα παράγοντα. Δεν το ανέφερε και αυτό με προβλημάτισε όταν έγραφα για τη δίοδο.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Θοδωρή δε μας φοβίζουν τα νέα μέτρα.
Εδώ τα καταφέραμε στο Στερεό και τα ρευστά.
Οι εν ενεργεία συνάδελφοι θα αντεπεξέλθουν και στα Κβαντικά.

Βαγγέλης Κουντούρης
8 ημέρες πριν

καλησπέρα σε όλους
νομίζω όλοι σωστοί
τα ηλεκτρόνια που βγαίνουν από τη κάθοδο είναι “χύμα”, κινούνται άτακτα προς όλες τις κατευθύνσεις, εμποδιζόμενα, όμως, λόγω μάζας και απωθούμενα λόγω φορτίου, από αυτά που ήδη έχουν εξέλθει και “πιάνουν” τον τόπο
η αύξηση της ανοδικής τάσης αυξάνει τη δύναμη που δέχονται τα ηλεκτρόνια για να κινηθούν προς την άνοδο και μειώνει την αντίθετη δύναμη από το νέφος των εκτός καθόδου ηλεκτρονίων, λόγω μείωσης του πλήθους τους
(πότε μπήκε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο στην ύλη;)

Βαγγέλης Κουντούρης
8 ημέρες πριν

ευχαριστώ, Θοδωρή
θα το δω
(πριν κατέβω Λακωνία να “κάνω” ότι κάτι κάνω στις ελίτσες…)

Βαγγέλης Κουντούρης
7 ημέρες πριν

εκτός από το πέσιμο από τη σκάλα, όπου και γλίτωσα λόγω προτέρου εντίμου βίου και λόγω έλλειψης δόλου, ο βράχος ήταν λίγο πιο πέρα από το κεφάλι μου, υπήρξε και μια ελιά, εγώ την είχα φυτέψει, νέα ελιά, υποτίθεται ανήκε στον προοδευτικό χώρο, που με κράτησε σφηνωμένο, καθώς κατέβαινα, στο “V” του κορμιού της, ευτυχώς ένας γείτονας και η Πυροσβεστική με γλίτωσαν
γι αυτό και σκοπεύω, όταν κατέβω να της κόψω εντελώς το ένα της πλοκάμι, οπότε να δω τί άλλο θα σκαρφιστεί για να με ταλαιπωρήσει
αυτό δεν πρόκειται να το θέσω στην ολομέλεια του κόμματος, διότι θα βγουν κάποιες κλαψιάρες και θα μιλήσουν για τα δικαιώματα των δέντρων, για τη μόλυνση του περιβάλλοντος, για το πόσο θα επηρεαστεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, όλα τα ξέρουν αυτές
(στη φωτογραφία η, χωρίς ελαφρυντικά, ένοχη ελιά, μετά το αυστηρό κλάδεμα που της έκανα, κάπως εκδικητικά είναι η αλήθεια…)
https://ibb.co/VpPzMsG
comment image

Τελευταία διόρθωση7 ημέρες πριν από Διονύσης Μάργαρης
Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Βαγγέλη το φωτοηλεκτρικό αναφερόταν στη Φυσική Γενικής Παιδείας.
Πέρασε και στη Β΄ Λυκείου.
Το περιγράφαμε και δείχναμε και την προσομοίωση του phet.

Δεν μας τρομάζει και μην ακούμε τους ανόητους που λένε ότι λόγω ημετέρας ανεπαρκείας αντιδράσαμε στην προς την Κβαντική επέκταση της ύλης.
Κακότητες.
Το δύσκολο δεν είναι να πεις το φωτοηλεκτρικό. Ας δοκιμάσουν οι επαρκείς να εξηγήσουν τον πικέ.
(Επειδή και ανόητοι μας διαβάζουν, όχι δεν θεωρώ σηματικότερο τον πικέ από το φωτοηλεκτρικό).

Τελευταία διόρθωση8 ημέρες πριν από Γιάννης Κυριακόπουλος
Βαγγέλης Κουντούρης
8 ημέρες πριν

είναι, όμως, πλειοψηφία οι ανόητοι
χάσαμε, Γιάννη…

Δημήτρης Πάππας
2 ημέρες πριν

Καλησπέρα σε όλους!
(Δεν μπαίνω συστηματικά και δυστυχώς δεν το είδα νωρίτερα.)
Από όσο γνωρίζω, η σωστή αιτιολόγηση της αύξησης του ρεύματος οφείλεται σε αυτό που περιγράφει αρχικά ο Αποστόλης.

Τα φωτοηλεκτρόνια όντως εκπέμπονται σε διάφορες διευθύνσεις. (Απλά για την ιστορία, για χαμηλές ενέργειες των φωτονίων τα περισσότερα ηλεκτρόνια εκπέμπονται κάθετα στη διεύθνση των φωτονίων ενώ σε υψηλές ενέργειες (MeV) τα περισσότερα εκπέμπονται σε διευθύνσεις που προσεγγίζουν την αρχική διεύθυνση των φωτονίων).

Όσα έχουν αρχικά κατεύθυνση προς την άνοδο θα φτάσουν σε αυτή και για μικρή διαφορά δυναμικού. Από τα υπόλοιπα, φαντασθείτε το πρόβλημα σαν σύνθετη κίνηση, επιταχυνόμενη στην κατεύθυνση της ανόδου* και ευθύγραμμη ομαλή (στην διεύθυνση την κάθετη).
Αν η διαφορά δυναμικού είναι μεγάλη, η επιτάχυνση προς την άνοδο θα είναι πολύ μεγάλη και ο χρόνος για να συλλεχθούν στην άνοδο θα είναι μικρότερος από το χρόνο που χρειάζονται τα φωτοηλεκτρόνια να χτυπήσουν τα όποια τοιχώματα και άρα θα συλλεχθούν πρακτικά όλα.
(*Απλοποιημένη η περιγραφή παραπάνω, μπορεί η άνοδος να είναι εξαρχής παραβολική.)

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Καλησπέρα Θοδωρή.
Ξαναγυρίζουν στην κάθοδο. Ν φεύγουν, Ν γυρίζουν.

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
2 ημέρες πριν

Γεια σου Θοδωρή.
να το πάρουμε από την αρχή;
Είχα γράψει στην πρώτη μου απάντηση για φορτία χώρου, πράγμα που αμφισβήτησε ο Γιάννης και το αφήσαμε…
Έστω ότι δεν έχουμε βάλει καμιά πηγή, καμιά τάση και φωτίζουμε την πλάκα Κ (που ονομάζουμε κάθοδο), οπότε αρχίζουν να βγαίνουν ηλεκτρόνια. Αλλά τότε η πλάκα Κ φορτίζεται θετικά. Αυτό όμως έχει σαν συνέπεια να έλκει τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο χώρο!
Έτσι επιβραδύνει αυτά που κινούνται προς την άνοδο, κάποια επιστρέφουν στην κάθοδο, ενώ κάποια κατορθώνουν να φτάσουν στην άνοδο δίνοντας το ρεύμα που δείχνουμε στο σχήμα με μηδενική τάση.
Πάμε τώρα στο σημερινό. Φαντάζεσαι το σύστημα σαν πυκνωτή; Και τι χωρητικότητα λες να έχει αυτός ο πυκνωτής; Πολύ – πολύ- πολύ μικρή!
Αν θέλεις τώρα η φωτιζόμενη κάθοδος να έχει σταθερό δυναμικό +1V με γειωμένη την άνοδο, τι θα γίνει αν βγουν ηλεκτρόνια; Θα αποκτήσει μεγαλύτερο δυναμικό; Πρακτικά όχι.
Τα ηλεκτρόνια που θα βγουν, θα τα έλξει η κάθοδος και θα γυρίσουν πίσω στην κάθοδο, απευθείας (και όχι μέσω το μικροαμπερόμετρου που βάζουμε στο κύκλωμα).
Θα αποκατασταθεί δηλαδή μια κατάσταση δυναμικής ισορροπίας, σαν αυτή που συμβαίνει με την τάση ατμών σε κλειστό δοχείο. Όσα ηλεκτρόνια στην μονάδα του χρόνου φεύγουν από την κάθοδο, τόσα θα επιστρέφουν.

ΥΓ
Βάζουμε ένα σίδερο στο τζάκι και κοκκινίζει.
Τι λέτε φεύγουν ηλεκτρόνια από το σίδερο; Αν ναι, αποκτά θετικό δυναμικό και πόσο;

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
2 ημέρες πριν

Σωστά Θοδωρή, με μια διευκρίνιση:
Κινούνται προς την άνοδο επιβραδυνόμενα, μηδενίζουν ταχύτητα
οριακά πριν την άνοδο “
Αυτό ισχύει για αυτά που βγαίνουν με την μέγιστη κινητική ενέργεια. Όλα τα υπόλοιπα θα μηδενίσουν πολύ πιο πριν την ταχύτητα και θα επιστρέψουν…

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
2 ημέρες πριν

Καθόλου δεν στα χαλάω Θοδωρη.
Ειναι άλλο θέμα ποιο είναι το σωστό και αυτό συζητάμε εδώ και άλλο πράγμα τι μπορούμε η τι πρέπει να πούμε στην τάξη!

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής
2 ημέρες πριν
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Και προφανώς έχεις το δικαίωμα να πεις το ελάχιστο που αναφέρει το βιβλίο, αλλά καλό είναι να ξέρουμε ότι δεν είναι έτσι τα πράγματα.
Προσωπικα αν δίδασκα θα το έλεγα σωστά, δεν είναι δα και τοσο δύσκολο πράγμα για να γίνει κατανοητό από το μέσο μαθητή…

Τελευταία διόρθωση2 ημέρες πριν από Διονύσης Μάργαρης
Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Καλησπερα.Στο τελευταιο συμφωνω με τον Θοδωρη. Όλα τα φωτοηλεκτρόνια εξέρχονται με ίδια κινητική ενέργεια,
εφόσον το προσπίπτον φως είναι μονοχρωματικό,ή δεν εξερχονται καθολου. Το φαινομενο ειναι ολα ή τιποτα. Η Καθε ηλεκτρονιο που θα αποροφησει ενεργεια θα εξελθει ή κανενα ηλεκτρονιο δεν θα εξελθει. Ολα τα ηλεκτρονια εχουν να υπερπηδησουν το ιδιο σκαλοπατι δυναμικου.Με αυτο το δεδομενο θα στειλουμε τα παιδια να δωσουν εξετασεις, Επισης μονο η συχνοτητα του φωτονιου καθοριζει το αν ενα ηλεκτρονιο θα εξελθει ή οχι. Το ποσα ηλεκτρονια εξερχονται ανα μοναδα χρονου εξαρταται απο το ποσα φωτονια προσπιπτουν ανα μοναδα χρονου και αυτο εννοει το σχολικο ενταση της ακτινοβολιας.Ειναι μια σωματιδιακη ενταση που οριζεται οχι με βαση την ενεργεια αλλα με βαση το πληθος φωτονιων. Εχει βεβαια και καποιες λαθος εκφρασεις το σχολικο οπως οι 4 τελευταιες σειρες της σελιδας 230 αλλα δεν χαλασε ο κοσμος.Αυτοι ειναι οι κανονες του παιχνιδιου. Αν μαθουν να χειριζονται αυτους τους κανονες,και να απαντανε με απλη λογικη,τοτε σε οποιαδηποτε ερωτηση με φωτοηλεκτρικο ερωτηθει,θα απαντησουν σωστα. Αυτο μας ενδιαφερει νομιζω. Πιστευω οτι πιο πολυ αναλυση δεν χρειαζεται και μαλλον θα μπερδεψει τα παιδια.

Τελευταία διόρθωση2 ημέρες πριν από Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος