Moderní fyzika
Fotoelektrický práh
Lad λ a φ — fotoproud se pod mezní frekvencí zastaví; přečti V_stop.
Fotoelektrický práh — interaktivní simulace Moderní fyzika. Lad λ a φ — fotoproud se pod mezní frekvencí zastaví; přečti V_stop. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Fotoelektrický jev
Lad λ a φ — fotoproud se pod mezní frekvencí zastaví; přečti V_stop.
Einsteinova fotoelektrická rovnice K_max = hf − φ spojuje energii fotonu s kinetickou energií vyraženého elektronu. Pod mezní frekvencí hf < φ žádné elektrony neodcházejí bez ohledu na intenzitu — důkaz, že světlo je kvantované. Uprav vlnovou délku a výstupní práci a najdi práh.
- K_max = hf − φ
- Mezní frekvence
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Světlo různých vlnových délek dopadá na kov s výstupní prací 2.3 eV. Dokud jsou obě vlnové délky nad prahem, vyrazí modřejší (kratší vlnová délka) foton elektron s větší kinetickou energií?
Predikce k zvážení
- Ne — kinetická energie závisí jen na intenzitě světla, ne na vlnové délce.
- Záleží na barvě kovu, ne na vlnové délce světla.
- Ano — nad prahem znamená kratší vlnová délka vyšší energii fotonu, takže vyražené elektrony mají víc kinetické energie.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Vlnová délka λ (nm)
Co měříš:
- Energie fotonu E_γ (eV)
- Maximální kinetická energie K_max (eV)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu photoelectric-threshold a stiskni Resetovat. Výstupní práce fotobuňky je pevně 2.3 eV.
- Zapni odečty energie fotonu a maximální kinetické energie.
- Nastav vlnovou délku světla pro každý pokus a zapiš maximální kinetickou energii vyražených elektronů.
Řídící rovnice
Energie fotonu — E = hc/λ
Energie fotonu závisí jen na jeho vlnové délce (nebo frekvenci): E = hc/λ = hf. Kratší vlnová délka znamená vyšší energii fotonů.
Maximální kinetická energie fotoelektronu — K_max = E − φ
Einsteinova fotoelektrická rovnice: energie příchozího fotonu nejdřív zaplatí výstupní práci (energii vážící elektron ke kovu) a co zbyde, stane se kinetickou energií vyraženého elektronu: K_max = E_γ − φ.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti E_γ = hc/λ s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, pak K_max = E_γ − φ s φ = 2.3 eV. Porovnej obě s tabulkou.
- Vysvětli, proč K_max roste lineárně s energií fotonu (a tedy s 1/λ), jakmile jsi nad prahem, se směrnicí přesně 1 a úsekem na ose y rovným −φ.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Klasická vlnová teorie predikovala, že i tlumené, nízkofrekvenční světlo by nakonec vyrazilo elektrony, kdybys čekal dost dlouho nebo zvýšil intenzitu. Vysvětli, proč ostrý energetický práh fotoelektrického jevu (nezávislý na intenzitě) byl tak překvapivý před Einsteinovým fotonovým vysvětlením.
- Kdybys zdvojnásobil intenzitu světla při stejné vlnové délce, změnilo by se K_max? Co by se změnilo místo toho?
- 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
- Více, nebo méně energie?
- Posuň se k modré
- Zachyť kinetickou energii
- Otevři data
- Vysvětli svá data
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →