Fesili Fa'ata'ita'i e Talanoaina ai le Aafiaga o le Photoelectric
O le aafiaga o le malamalama i le eletise (photoelectric effect) o se mea faaletino e faamatala ai le faʻasalalauina o eletise mai luga o se mea pe a taia e le malamalama poʻo le averesi eletise. O suʻesuʻega na faia e Albert Einstein i le amataga o le 20 seneturi na i ai se sao taua i le faʻamatalaina o lenei mea ma taʻitaʻia ai le taliaina o le quantum theory o le malamalama. O lenei tusiga o le a talanoaina ai ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli e fesoʻotaʻi ma le aafiaga o le malamalama i le eletise faʻatasi ai ma faʻamatalaga auiliili o latou fofo.
Teori Fa'avae
A o le’i agai atu i fa’ata’ita’iga o fa’afitauli, se’i o tatou toe iloiloina nisi o manatu fa’avae e feso’ota’i ma le aafiaga o le photoelectric:
1. Malosiaga o le photon: O le malosi o se photon e tuʻuina mai e le fua faʻatatau \( E = h \nu \), lea o le \( h \) o le Planck's constant (\( h \approx 6.626 \times 10^{-34} \) Js) ma le \( \nu \) o le televave o le malamalama.
2. Galuega faatino (\( \phi \)): O le galuega faatino o le malosiaga aupito maualalo lea e manaʻomia e aveese ai eletise mai le fogāeleele o le meafaitino.
3. Malosiaga fa'atino o eletise: O eletise ua fa'asa'olotoina o lo'o i ai le malosi fa'atino e tu'uina mai e le fua fa'atatau \( KE = h \nu – \phi \).
Fa'ata'ita'iga Fesili 1
Soal
O se pepa u'amea e iai lana galuega fa'atino e \( 4.5 \) eV. O le malamalama e iai le galu o le \( 200 \) nm e susulu atu i luga o le pepa. Fuafua:
1. O le malosi o le photon e mitiia e le eletise.
2. O le a fa'asa'olotoina ea eletise mai le fogā'ele'ele u'amea?
3. Afai ioe, o le a le malosiaga kinetic aupito maualuga o eletise ua fa'asa'olotoina?
Penyelesaian
1. Fuafua le malosiaga o le photon (\( E \))
\[
E = \frac{hc}{\lambda}
\]
O fea o le \( h \) o le Planck's constant, \( c \) o le saoasaoa o le malamalama (\( c \approx 3 \times 10^8 \) m/s), ma le \( \lambda \) o le galu o le malamalama.
\[
E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \text{ Js} \times 3 \times 10^8 \text{ m/s}}{200 \times 10^{-9} \text{ m}}
\]
\[
E = \frac{1.9878 \times 10^{-25} \text{ Js}}{200 \times 10^{-9} \text{ m}}
\]
\[
E = 9.939 \times 10^{-19} \text{ J}
\]
Mo le liua i le eV, fa'aaoga le \( 1 \text{ eV} = 1.602 \times 10^{-19} \text{ J} \).
\[
E = \frac{9.939 \times 10^{-19} \text{ J}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ J/eV}}
\]
\[
E \approx 6.2 \text{ eV}
\]
2. Siaki pe o le a fa'asa'olotoina eletise
Ona o le malosi o le photon (6.2 eV) e sili atu nai lo le work function (4.5 eV), o le a faʻasaʻolotoina le eletise.
3. Fuafua le malosiaga kinetic aupito maualuga o eletise
\[
KE = E – \phi = 6.2 \text{ eV} – 4.5 \text{ eV} = 1.7 \text{ eV}
\]
Fa'ata'ita'iga Fesili 2
Soal
O le malamalama e iai le televave o le \( 1.2 \times 10^{15} \) Hz e susulu atu i luga o se uʻamea e iai le galuega faatino o le \( 3 \) eV. Fuafua:
1. O le malosi o le photon e mitiia e le eletise.
2. O le a fa'asa'olotoina ea eletise mai le fogā'ele'ele u'amea?
3. Afai ioe, o le a le malosiaga kinetic aupito maualuga o eletise ua fa'asa'olotoina?
Penyelesaian
1. Fuafua le malosiaga o le photon (\( E \))
\[
E = h \nu = 6.626 \times 10^{-34} \text{ Js} \times 1.2 \times 10^{15} \text{ Hz}
\]
\[
E = 7.9512 \times 10^{-19} \text{ J}
\]
Faaliliuga i le eV:
\[
E = \frac{7.9512 \times 10^{-19} \text{ J}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ J/eV}}
\]
\[
E \approx 4.97 \text{ eV}
\]
2. Siaki pe o le a fa'asa'olotoina eletise
Ona o le malosi o le photon (4.97 eV) e sili atu nai lo le work function (3 eV), o le a faʻasaʻolotoina le eletise.
3. Fuafua le malosiaga kinetic aupito maualuga o eletise
\[
KE = E – \phi = 4.97 \text{ eV} – 3 \text{ eV} = 1.97 \text{ eV}
\]
Fa'ata'ita'iga Fesili 3
Soal
O le malamalama UV e iai le galu o le \( 120 \) nm e pa'i atu i se fogā'ele'ele u'amea e iai le galuega fa'atino o le \( 2.2 \) eV. Fa'atatau:
1. Malosiaga o le photon i le eV.
2. O le a fa'asa'olotoina ea eletise mai le fogā'ele'ele u'amea?
3. Afai ioe, o le a le malosiaga kinetic aupito maualuga o eletise ua fa'asa'olotoina?
Penyelesaian
1. Fuafua le malosiaga o le photon (\( E \))
\[
E = \frac{hc}{\lambda}
\]
\[
E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \text{ Js} \times 3 \times 10^8 \text{ m/s}}{120 \times 10^{-9} \text{ m}}
\]
\[
E = \frac{1.9878 \times 10^{-25} \text{ Js}}{120 \times 10^{-9} \text{ m}}
\]
\[
E = 1.6565 \times 10^{-18} \text{ J}
\]
Faaliliuga i le eV:
\[
E = \frac{1.6565 \times 10^{-18} \text{ J}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ J/eV}}
\]
\[
E \approx 10.34 \text{ eV}
\]
2. Siaki pe o le a fa'asa'olotoina eletise
Ona o le malosi o le photon (10.34 eV) e sili atu nai lo le work function (2.2 eV), o le a faʻasaʻolotoina le eletise.
3. Fuafua le malosiaga kinetic aupito maualuga o eletise
\[
KE = E – \phi = 10.34 \text{ eV} – 2.2 \text{ eV} = 8.14 \text{ eV}
\]
I'uga
E mafai ona faʻaalia le mea e tupu i le photoelectric effect e ala i faʻataʻitaʻiga eseese o faʻafitauli lea tatou te fuafuaina ai le malosi o se photon, siaki pe mafai ona faʻateʻaina se electron, ma fuaina le malosi maualuga o le kinetic o se electron ua faʻateʻaina. I le foʻia o faʻafitauli taʻitasi, e manaʻomia ona tatou faʻaeteete i iunite faʻaletino ma suiga i le va o iunite (e.g., mai joules i electronvolts). O se malamalamaga mautu ma le faʻataʻitaʻiga talafeagai o le a fesoasoani ia i tatou e malamalama i manatu autu o le photoelectric effect, o se poutū taua o le quantum physics.
