Moderní fyzika
Sodíkový fotočlánek
Nastavené fotony 500 nm (2.48 eV) překračují 2.28 eV; fotony sodíkové čáry D 589 nm (~2.1 eV) v tomto modelu emisi nevyvolají.
Sodíkový fotočlánek — interaktivní simulace Moderní fyzika. Nastavené fotony 500 nm (2.48 eV) překračují 2.28 eV; fotony sodíkové čáry D 589 nm (~2.1 eV) v tomto modelu emisi nevyvolají. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Fotočlánek I–V
500 nm (2.48 eV) emituje; 589 nm (~2.1 eV) ne.
Nastavené fotony 500 nm (2.48 eV) překračují 2.28 eV; fotony sodíkové čáry D 589 nm (~2.1 eV) v tomto modelu emisi nevyvolají.
- φ pro sodík
- Žlutá čára λ
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
Výstupní práce sodíku je 2.28 eV, odpovídající prahové vlnové délce kolem 544 nm (žlutozelené světlo). Vyrazilo by červené světlo (kolem 650 nm) z sodíku nějaké fotoelektrony, nezávisle na tom, jak jasné je?
Predikce k zvážení
- Ano, pokud je světlo dost jasné.
- Záleží na tom, jak dlouho světlo svítí.
- Ne — energie fotonu červeného světla je pod výstupní prací sodíku, takže se nevyrazí žádné elektrony bez ohledu na intenzitu.
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 sodium-photocell a stiskni Resetovat. Výstupní práce sodíku je 2.28 eV.
- Zapni odečty energie fotonu a stavu fotoemise.
- Nastav vlnovou délku světla pro každý pokus a zapiš maximální kinetickou energii (0, pokud pod prahem).
Řídící rovnice
Chování u prahu — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): pod výstupní prací se neemitují žádné fotoelektrony bez ohledu na intenzitu — ostrý práh, který čistě klasický (vlnový) obraz světla neumí vysvětlit.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti E_γ = hc/λ, pak K_max = max(0, E_γ − φ) s φ = 2.28 eV. Porovnej s tabulkou — potvrď, že pokus s nejdelší vlnovou délkou dává K_max = 0.
- Prahová vlnová délka sodíku je λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Vysvětli, proč jakákoli delší vlnová délka (nižší energie fotonu) nikdy nemůže vyrazit elektron ze sodíku bez ohledu na intenzitu světla.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Různé fotovoltaické materiály jsou voleny s výstupními pracemi sladěnými se slunečním spektrem. Vysvětli, proč materiál s příliš VYSOKOU výstupní prací by plýtval většinou viditelného světla slunce místo jeho přeměny na elektřinu.
- Tento experiment ukazuje, že K_max závisí na vlnové délce (barvě), ne jasu. Která fyzikální vlastnost světla se změní, když zvýšíš jas při pevné vlnové délce nad prahem?
- 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
- Vítej v Sodíkové fotobuňce
- Vyber fotobuňku
- Stiskni Spustit
- Výstupní práce sodíku
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →