Question

たか

3の問題で波長を変えるとグラフのようになる理由を教えてください

第1講
高3
トップ&ハイレベル物理く原子編> テキスト
図1の装置は,真空のガラス球内壁にはりつけられたアース電位の金属板陰極K, およ
び陽極Pからなる光電管と, 電池 B, 可変抵抗R, 電圧計 V, および電流計 Aからなる回
路とで構成されている。この装置において, いろいろな波長の単色光を照射しながら, 陰極
Kに対する陽極Pの電圧(陽極電圧) Vを変化させたときに, 電流計 Aに流れる電流 (光
電流)Iを測定した。渡長が4.0×10mの光を照射したとき, 電圧 Vと電流『の関係は図
2のようになった。次の文章の a j に入れるべき適当な語旬または数式を記し、
また間いに答えよ。 ただし, 電気素量を e=D1.6×10-1"C, 光速度を c=3.0×10°m/s, leV=
1.6×10-9Jとする。また数値は有効数字2桁で求めよ。
光電管
一陰極K
単色光
一陽極P
電流
I
A
B
電圧V
Vim
図1
図2
間1.このように光によって電子が飛び出す現象をa|といい。飛び出す電子を b
いう。この電子の数が増加するときに光電流の大きさはcし, 1秒間に陽極Pに
到達する電子の数をnとしたときの電流値はd
と
C
[A] となる。
X
間2.波長が一定で, 光の量を2倍に増したとき, 陽極電圧 Vと光電流Iの関係は, 図 2
の状態からどのように変わるか。 概略を解答欄の図に実線でかき加えよ。
間3.光の量を変えず, 波長を3.0×10-"mに変えたとき, 陽極電圧 Vと光電流Iの関係は,
X 図2の状態からどのように変わるか。 概略を解答欄の図に実線でかき加えよ。

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

kenny

光電効果ですよね。
光子という光の粒が金属板にぶつかると、光子の持つエネルギーと交換で電子が飛んでいく、という話だったと思います。
そしてこの実験では、電子がマイナスの電荷を持つことを利用して、マイナスの電位を接続している導線を使います。

すると、当然導線と電子が反発し合いますね。
そこで、「反発し合ったにも関わらず、それを無理矢理押し切って導線まで辿り着いた電子」が存在するので、辿り着いた電子の分だけ電流が流れるわけですね。

ということは、「光子から電子に渡されたエネルギーが大きいほどたくさんの電子が導線まで辿り着く」ということが言えると思います。
すなわち、「光子のエネルギーが大きい方が流れる電流が大きい」と言えます。

また、光子は波長が短いほどエネルギーが大きいという性質があります。
これは覚えた方がいいですが、イメージするならば、波長が短すぎる波を書くとほぼボールみたいになりますね。
ギュッと圧縮されているものの方が、バラバラのものよりエネルギーがあるような気がしませんか？笑 僕はそれで覚えました。

以上のことを理解すれば大丈夫だと思います！！

たか

理解出来ました！ありがとうございます

kenny

よかったです！！頑張ってください！！