Moderne Physik
Natrium-Fotozelle
Die eingestellten 500 nm Photonen (2.48 eV) übersteigen 2.28 eV; 589 nm Photonen der Natrium-D-Linie (~2.1 eV) emittieren in diesem Modell nicht.
Natrium-Fotozelle — interaktive Moderne Physik-Simulation. Die eingestellten 500 nm Photonen (2.48 eV) übersteigen 2.28 eV; 589 nm Photonen der Natrium-D-Linie (~2.1 eV) emittieren in diesem Modell nicht. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Photoelement I–V
500 nm (2.48 eV) emittiert; 589 nm (~2.1 eV) nicht.
Die eingestellten 500 nm Photonen (2.48 eV) übersteigen 2.28 eV; 589 nm Photonen der Natrium-D-Linie (~2.1 eV) emittieren in diesem Modell nicht.
- φ für Natrium
- Gelbe Linie λ
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Die Austrittsarbeit von Natrium ist 2.28 eV, was einer Schwellenwellenlänge um 544 nm (gelbgrünes Licht) entspricht. Würde rotes Licht (um 650 nm) Photoelektronen aus Natrium ausstoßen, egal wie hell es ist?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ja, wenn das Licht hell genug ist.
- Es kommt darauf an, wie lange das Licht scheint.
- Nein – die Photonenenergie von rotem Licht liegt unter der Austrittsarbeit von Natrium, sodass unabhängig von der Intensität keine Elektronen ausgestoßen werden.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Wellenlänge λ (nm)
Was Sie messen:
- Photonenenergie E_γ (eV)
- Maximale kinetische Energie K_max (eV)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Natrium-Fotozellen-Preset und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Arbeitsfunktion von Natrium ist 2.28 eV.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Photonenenergie und des Photoemissionsstatus.
- Stellen Sie die Wellenlänge des Lichts für jeden Versuch ein und zeichnen Sie die maximale kinetische Energie auf (0 if unter dem Schwellenwert).
Maßgebende Gleichung
Schwellenwertverhalten — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): Unterhalb der Austrittsarbeit werden unabhängig von der Intensität keine Photoelektronen emittiert – eine scharfe Schwelle, die ein rein klassisches (Wellen-)Bild des Lichts nicht erklären kann.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch E_γ = hc/λ, dann K_max = max(0, E_γ − φ) unter Verwendung von φ = 2.28 eV. Vergleichen Sie mit der Tabelle – bestätigen Sie, dass der Versuch mit der längsten Wellenlänge K_max = 0 ergibt.
- Die Schwellenwellenlänge von Natrium beträgt λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Erklären Sie, warum eine längere Wellenlänge (niedrigere Photonenenergie) niemals ein Elektron aus Natrium ausstoßen kann, unabhängig von der Intensität des Lichts.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Es werden verschiedene Photovoltaikmaterialien ausgewählt, deren Austrittsarbeit an das Sonnenspektrum angepasst ist. Erklären Sie, warum ein Material mit einer zu HOHEN Austrittsarbeit den größten Teil des sichtbaren Sonnenlichts verschwenden würde, anstatt es in Elektrizität umzuwandeln.
- Dieses Experiment zeigt, dass K_max von der Wellenlänge (Farbe) und nicht von der Helligkeit abhängt. Welche physikalischen Eigenschaften des Lichts ändern sich, wenn Sie die Helligkeit bei einer festen Wellenlänge über den Schwellenwert erhöhen?
- 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
- Willkommen beim Natrium-Photoelement
- Photoelement auswählen
- Abspielen drücken
- Natrium-Austrittsarbeit
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.