Moderne fysik
fotoelektrisk tærskel
Justér λ og φ — fotostrømmen stopper under tærskelfrekvensen; aflæs V_stop.
fotoelektrisk tærskel — interaktiv Moderne fysik-simulation. Justér λ og φ — fotostrømmen stopper under tærskelfrekvensen; aflæs V_stop. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Fotoelektrisk effekt
Justér λ og φ — fotestrømmen stopper under tærskelfrekvensen; aflæs V_stop.
Einsteins fotoelektriske ligning K_max = hf − φ kæder fotonenergien sammen med den udslyngede elektrons kinetiske energi. Under tærskelfrekvensen, hf < φ, forlader ingen elektroner metallet uanset intensiteten — bevis på, at lys er kvantiseret. Justér bølgelængde og udtrædelsesarbejde for at finde grænsen.
- K_max = hf − φ
- Tærskelfrekvens
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
Lys med forskellige bølgelængder rammer et metal med udtrædelsesarbejde 2.3 eV. Så længe begge bølgelængder ligger over tærsklen, slynger en mere blå foton (kortere bølgelængde) da en elektron ud med mere kinetisk energi?
Forudsigelser at afveje
- Nej — kinetisk energi afhænger kun af lysintensiteten, ikke af bølgelængden.
- Det afhænger af metallens farve, ikke lysbølgelængden.
- Ja — over tærsklen betyder kortere bølgelængde højere fotonenergi, så udslyngede elektroner får mere kinetisk energi.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Bølgelængde λ (nm)
Det, du måler:
- Fotonenergi E_γ (eV)
- Maksimal kinetisk energi K_max (eV)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen photoelectric-threshold, og tryk på Nulstil. Fotocellens udtrædelsesarbejde er fast på 2.3 eV.
- Slå aflæsningerne af fotonenergi og maksimal kinetisk energi til.
- Indstil lysets bølgelængde for hvert forsøg, og notér den maksimale kinetiske energi for udslyngede elektroner.
Styrende ligning
Fotonenergi — E = hc/λ
En fotons energi afhænger kun af dens bølgelængde (eller frekvens): E = hc/λ = hf. Kortere bølgelængde betyder fotoner med højere energi.
Maksimal kinetisk energi af fotoelektroner — K_max = E − φ
Einsteins fotoelektriske ligning: en indkommende fotons energi betaler først udtrædelsesarbejdet (energien, der binder en elektron til metallet), og resten bliver til den udslyngede elektrons kinetiske energi: K_max = E_γ − φ.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg E_γ = hc/λ med h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, og derefter K_max = E_γ − φ med φ = 2.3 eV. Sammenlign begge med tabellen.
- Forklar, hvorfor K_max stiger lineært med fotonenergien (og dermed med 1/λ), når du er over tærsklen, med en hældning på præcis 1 og et skæringspunkt på −φ.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Klassisk bølgeteori forudsagde, at selv svagt, lavfrekvent lys til sidst skulle slynge elektroner ud, hvis man ventede længe nok eller skruede intensiteten op. Forklar, hvorfor den fotoelektriske effekts skarpe energitærskel (uafhængig af intensitet) var så overraskende før Einsteins fotonforklaring.
- Hvis du fordoblede lysets intensitet ved samme bølgelængde, ville K_max så ændre sig? Hvad ville i stedet ændre sig?
- 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
- Mere eller mindre energi?
- Skift mod blåt
- Indfang den kinetiske energi
- Åbn dataene
- Forklar dine data
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →