Σύγχρονη φυσική
Φωτοηλεκτρικό κατώφλι
Συντόνισε λ και φ — το φωτορεύμα σταματά κάτω από τη συχνότητα κατωφλίου· διάβασε V_stop.
Φωτοηλεκτρικό κατώφλι — διαδραστική προσομοίωση Σύγχρονη φυσική. Συντόνισε λ και φ — το φωτορεύμα σταματά κάτω από τη συχνότητα κατωφλίου· διάβασε V_stop. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Ρύθμισε λ και φ — το φωτόρευμα σταματά κάτω από τη συχνότητα κατωφλίου· διάβασε V_stop.
Η εξίσωση φωτοηλεκτρικού φαινόμενου του Einstein K_max = hf − φ συνδέει την ενέργεια φωτονίου με την κινητική ενέργεια εκτοξευόμενου ηλεκτρονίου. Κάτω από τη συχνότητα κατωφλίου hf < φ, κανένα ηλεκτρόνιο δεν φεύγει ανεξαρτήτως έντασης — απόδειξη ότι το φως είναι κβαντισμένο. Ρύθμισε μήκος κύματος και έργο εξόδου για να βρεις το όριο.
- K_max = hf − φ
- Συχνότητα κατωφλίου
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Φως διαφορετικών μηκών κύματος πέφτει σε μέταλλο με έργο εξόδου 2.3 eV. Εφόσον και τα δύο μήκη κύματος είναι πάνω από το κατώφλι, εκτοξεύει πιο μπλε (μικρότερου μήκους κύματος) φωτόνιο ηλεκτρόνιο με περισσότερη κινητική ενέργεια;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Όχι — η κινητική ενέργεια εξαρτάται μόνο από την ένταση του φωτός, όχι από το μήκος κύματος.
- Εξαρτάται από το χρώμα του μετάλλου, όχι από το μήκος κύματος του φωτός.
- Ναι — πάνω από το κατώφλι, μικρότερο μήκος κύματος σημαίνει υψηλότερη ενέργεια φωτονίου, ώστε τα εκτοξευόμενα ηλεκτρόνια έχουν περισσότερη κινητική ενέργεια.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Μήκος κύματος λ (nm)
Τι μετράς:
- Ενέργεια φωτονίου E_γ (eV)
- Μέγιστη κινητική ενέργεια K_max (eV)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή photoelectric-threshold και πάτησε Επαναφορά. Το έργο εξόδου του φωτοκυττάρου είναι σταθερό στα 2.3 eV.
- Ενεργοποίησε τις ενδείξεις ενέργειας φωτονίου και μέγιστης κινητικής ενέργειας.
- Ρύθμισε το μήκος κύματος του φωτός για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη μέγιστη κινητική ενέργεια των εκτοξευόμενων ηλεκτρονίων.
Κυρίαρχη εξίσωση
Ενέργεια φωτονίου — E = hc/λ
Η ενέργεια φωτονίου εξαρτάται μόνο από το μήκος κύματός του (ή τη συχνότητά του): E = hc/λ = hf. Μικρότερο μήκος κύματος σημαίνει φωτόνια υψηλότερης ενέργειας.
Μέγιστη κινητική ενέργεια φωτοηλεκτρονίου — K_max = E − φ
Εξίσωση φωτοηλεκτρικού φαινόμενου Einstein: η ενέργεια εισερχόμενου φωτονίου πληρώνει πρώτα το έργο εξόδου (την ενέργεια που δένει ηλεκτρόνιο στο μέταλλο), και ό,τι περισσεύει γίνεται η κινητική ενέργεια του εκτοξευόμενου ηλεκτρονίου: K_max = E_γ − φ.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε E_γ = hc/λ χρησιμοποιώντας h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, μετά K_max = E_γ − φ χρησιμοποιώντας φ = 2.3 eV. Σύγκρινε και τα δύο με τον πίνακα.
- Εξήγησε γιατί το K_max μεγαλώνει γραμμικά με την ενέργεια φωτονίου (και άρα με το 1/λ) μόλις βρεθείς πάνω από το κατώφλι, με κλίση ακριβώς 1 και τομή y της −φ.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Η κλασική κυματική θεωρία προέβλεπε ότι ακόμη και αμυδρό, χαμηλής συχνότητας φως θα έπρεπε τελικά να εκτοξεύσει ηλεκτρόνια αν περίμενες αρκετά ή ανέβαζες την ένταση. Εξήγησε γιατί το απότομο ενεργειακό κατώφλι του φωτοηλεκτρικού φαινόμενου (ανεξάρτητο της έντασης) ήταν τόσο εκπληκτικό πριν από την εξήγηση φωτονίου του Einstein.
- Αν διπλασίαζες την ένταση του φωτός στο ίδιο μήκος κύματος, θα άλλαζε το K_max; Τι θα άλλαζε αντίθετα;
- 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
- Περισσότερη ή λιγότερη ενέργεια;
- Μετακινήσου προς το μπλε
- Κατέγραψε την κινητική ενέργεια
- Άνοιξε τα δεδομένα
- Εξήγησε τα τεκμήριά σου
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →