Lig is invallend op die katode van 'n fotoëlektriese sel wat aan 'n battery en 'n sensitiewe ammeter verbind is, soos hieronder getoon - NSC Physical Sciences - Question 10 - 2022 - Paper 1

Die werksfunksie is die minimum energie wat benodig word om 'n elektron uit 'n metaaloppervlak te verwyder. Dit is 'n spesifieke waarde vir elke metaal wat die binding tussen die elektrone en die metaalstruktuur weerspieël.

Die maksimum kinetiese energie (E_k(max)) kan bereken word met behulp van die formule:

$E_k(max) = hf - W_0$

waar:

• $h = 6.63 \times 10^{-34} \text{ J s}$
• $f = 5.96 \times 10^{14} \text{ Hz}$
• $W_0 = 3.42 \times 10^{-19} \text{ J}$.

Bereken eers die energie van die foton: $E = hf = (6.63 \times 10^{-34}) (5.96 \times 10^{14}) = 3.94 \times 10^{-19} \text{ J}$.

Dus, die maksimum kinetiese energie is: $E_k(max) = 3.94 \times 10^{-19} - 3.42 \times 10^{-19} = 0.52 \times 10^{-19} \text{ J}$.

Die hoeveelheid elektrone wat vrygestel word kan bereken word deur die formule te gebruik: $q = I \cdot t$. Hier struktureer $q$ as die totale lading,

• $I = 0,012 \text{ A}$
• $t = 10 \text{ s}$

$q = 0,012 \times 10 = 0,12 \text{ C}$.

Nou, die aantal fotone kan bereken word deur die totale lading te deel deur die lading per elektron (1.6 x 10^-19 C): $n = \frac{Q}{e} = \frac{0,12}{1.6 \times 10^{-19}} = 7,5 \times 10^{17} \text{ elektrone}$.

Die minimum getal ligfotonne wat die katode tref kan bereken word deur te gebruik: $n_{fotonne} = \frac{n_{elektrone}}{n_{elektron per foton}}$.

Hier is:

• $n_{elektrone} = 7,5 \times 10^{17}$
• $n_{elektron per foton} = 1$ (aangesien een foton een elektron kan verwyder)

Dus dui dit aan dat minimum getal ligfotonne die katode tref is ook $7,5 \times 10^{17}$.

As die intensiteit van die lig verhoog, sal meer fotone die katode tref, wat lei tot die verwydering van meer elektrone. Dit sal daarom die stroom in die ammeter verhoog, aangesien 'n groter aantal elektrone vrygestel word en dus 'n groter stroom geskep word.