Съвременна физика

Натриева фотоклетка

Зададените 500 nm фотони (2.48 eV) надвишават 2.28 eV; фотоните от натриевата D-линия 589 nm (~2.1 eV) не излъчват в този модел.

Натриева фотоклетка — интерактивна симулация Съвременна физика. Зададените 500 nm фотони (2.48 eV) надвишават 2.28 eV; фотоните от натриевата D-линия 589 nm (~2.1 eV) не излъчват в този модел. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

I–V на фотоклетка

500 nm (2.48 eV) излъчва; 589 nm (~2.1 eV) — не.

Зададените 500 nm фотони (2.48 eV) надвишават 2.28 eV; фотоните от натриевата D-линия 589 nm (~2.1 eV) не излъчват в този модел.

• φ за натрий
• Жълта линия λ

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Работата на излизане на натрия е 2.28 eV, съответстваща на прагова дължина на вълната около 544 nm (жълто-зелена светлина). Би ли изтласкала червена светлина (около 650 nm) фотоелектрони от натрий, колкото и ярка да е?

Предсказвания за преценка

• Да, ако светлината е достатъчно ярка.
• Зависи от това колко дълго свети светлината.
• Не — енергията на фотона на червената светлина е под работата на излизане на натрия, така че никакви електрони не се изтласкват независимо от интензитета.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Дължина на вълната λ (nm)

Какво измерваш:

• Енергия на фотона E_γ (eV)
• Максимална кинетична енергия K_max (eV)

Как протича изследването

1. Отвори настройката натриева фотоклетка и натисни Нулирай. Работата на излизане на натрия е 2.28 eV.
2. Включи показанията за енергия на фотона и статус на фотоемисия.
3. Задай дължината на вълната на светлината за всеки опит и запиши максималната кинетична енергия (0 ако е под прага).

Управляващо уравнение

Прагово поведение — K_max = E − φ

K_max = max(0, E_γ − φ): под работата на излизане никакви фотоелектрони не се излъчват независимо от интензитета — рязък праг, който чисто класическата (вълнова) картина на светлината не може да обясни.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли E_γ = hc/λ, после K_max = max(0, E_γ − φ) с φ = 2.28 eV. Сравни с таблицата — потвърди, че опитът с най-дългата вълна дава K_max = 0.
• Праговата дължина на вълната на натрия е λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Обясни защо всяка по-дълга вълна от тази (по-ниска енергия на фотона) никога не може да изтласка електрон от натрий, независимо от интензитета на светлината.

Къде това се появява извън лабораторията

• Различните фотоколтови материали се избират с работи на излизане, съответстващи на слънчевия спектър. Обясни защо материал с твърде ВИСОКА работа на излизане би пропилял по-голямата част от видимата слънчева светлина, вместо да я превръща в електричество.
• Този експеримент показва, че K_max зависи от дължината на вълната (цвят), не от яркостта. Кое физическо свойство на светлината СЕ променя, ако увеличиш яркостта при фиксирана дължина на вълната над прага?

• AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
• IB Physics — E.2 Quantum physics
• General High School Physics — Modern physics intro
• NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light

1. Добре дошъл при натриевата фотоклетка
2. Избери фотоклетката
3. Натисни Пусни
4. Работа на излизане на натрия
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Фотоелектричният ефект