Física moderna
Fotocèl·lula de sodi
Els fotons de 500 nm configurats (2.48 eV) superen els 2.28 eV; els fotons de la línia D del sodi de 589 nm (~2.1 eV) no emeten en aquest model.
Fotocèl·lula de sodi — simulació interactiva de Física moderna. Els fotons de 500 nm configurats (2.48 eV) superen els 2.28 eV; els fotons de la línia D del sodi de 589 nm (~2.1 eV) no emeten en aquest model. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Fotocèl·lula I–V
500 nm (2.48 eV) emet; 589 nm (~2.1 eV) no.
Els fotons configurats de 500 nm (2.48 eV) superen els 2.28 eV; els fotons de la línia D del sodi de 589 nm (~2.1 eV) no emeten en aquest model.
- φ del sodi
- Línia groga λ
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
La funció treball del sodi és 2.28 eV, corresponent a una longitud d'ona llindar d'uns 544 nm (llum groga-verda). Expulsaria la llum vermella (d'uns 650 nm) cap fotoelectró del sodi, per brillant que sigui?
Prediccions a valorar
- Sí, si la llum és prou brillant.
- Depèn de quant de temps brilla la llum.
- No: l'energia del fotó de la llum vermella és per sota de la funció treball del sodi, o sigui que cap electró no és expulsat independentment de la intensitat.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Longitud d'ona λ (nm)
El que tu mesures:
- Energia del fotó E_γ (eV)
- Energia cinètica màxima K_max (eV)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Una fotocèl·lula real» i prem Restableix. La funció treball del sodi és 2.28 eV.
- Activa les lectures d'energia del fotó i estat de fotoemissió.
- Defineix la longitud d'ona de la llum per a cada prova i enregistra l'energia cinètica màxima (0 si és per sota del llindar).
Equació governant
Comportament al llindar — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): per sota de la funció treball, cap fotoelectró no és emès independentment de la intensitat — un llindar nítid que una imatge purament clàssica (ondulatòria) de la llum no pot explicar.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula E_γ = hc/λ, i després K_max = max(0, E_γ − φ) amb φ = 2.28 eV. Compara-ho amb la taula: confirma que la prova de longitud d'ona més llarga dóna K_max = 0.
- La longitud d'ona llindar del sodi és λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Explica per què qualsevol longitud d'ona més llarga que aquesta (energia de fotó més baixa) mai no pot expulsar un electró del sodi, per molta intensitat que tingui la llum.
On apareix això més enllà del laboratori
- Els materials fotovoltaics diferents es trien per tenir funcions treball ajustades a l'espectre solar. Explica per què un material amb funció treball massa ALTA malgastaria la major part de la llum visible del sol en lloc de convertir-la en electricitat.
- Aquest experiment mostra que K_max depèn de la longitud d'ona (color), no de la brillantor. Quina propietat física de la llum CANVIA si incrementes la brillantor a longitud d'ona fixa per sobre del llindar?
- 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
- Benvingut a la Fotocèl·lula de sodi
- Selecciona la fotocèl·lula
- Prem Reprodueix
- Funció treball del sodi
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →