Σύγχρονη φυσική
Φωτοκύτταρο νατρίου
Τα ρυθμισμένα φωτόνια 500 nm (2.48 eV) υπερτερούν των 2.28 eV· τα φωτόνια της γραμμής D του νατρίου στα 589 nm (~2.1 eV) δεν εκπέμπουν σε αυτό το μοντέλο.
Φωτοκύτταρο νατρίου — διαδραστική προσομοίωση Σύγχρονη φυσική. Τα ρυθμισμένα φωτόνια 500 nm (2.48 eV) υπερτερούν των 2.28 eV· τα φωτόνια της γραμμής D του νατρίου στα 589 nm (~2.1 eV) δεν εκπέμπουν σε αυτό το μοντέλο. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
I–V φωτοκυττάρου
500 nm (2.48 eV) εκπέμπει· 589 nm (~2.1 eV) δεν εκπέμπει.
Ρυθμισμένα φωτόνια 500 nm (2.48 eV) υπερτερούν των 2.28 eV· φωτόνια 589 nm της γραμμής D του νατρίου (~2.1 eV) δεν εκπέμπουν σε αυτό το μοντέλο.
- φ για το νάτριο
- Κίτρινη γραμμή λ
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
Το έργο εξόδου του νατρίου είναι 2.28 eV, που αντιστοιχεί σε μήκος κύματος κατωφλίου γύρω στα 544 nm (κίτρινο-πράσινο φως). Θα εκτόξευε κόκκινο φως (γύρω στα 650 nm) οποιαδήποτε φωτοηλεκτρόνια από νάτριο, ό,τι κι αν είναι η φωτεινότητά του;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Ναι, αν το φως είναι αρκετά φωτεινό.
- Εξαρτάται από το πόσο λάμπει το φως.
- Όχι — η ενέργεια φωτονίου κόκκινου φωτός είναι κάτω από το έργο εξόδου του νατρίου, ώστε κανένα ηλεκτρόνιο δεν εκτοξεύεται ανεξαρτήτως έντασης.
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 sodium-photocell και πάτησε Επαναφορά. Το έργο εξόδου νατρίου είναι 2.28 eV.
- Ενεργοποίησε τις ενδείξεις ενέργειας φωτονίου και κατάστασης φωτοεκπομπής.
- Ρύθμισε το μήκος κύματος του φωτός για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη μέγιστη κινητική ενέργεια (0 αν κάτω από το κατώφλι).
Κυρίαρχη εξίσωση
Συμπεριφορά κατωφλίου — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): κάτω από το έργο εξόδου, κανένα φωτοηλεκτρόνιο δεν εκπέμπεται ανεξαρτήτως έντασης — απότομο κατώφλι που μια καθαρά κλασική (κυματική) εικόνα του φωτός δεν μπορεί να εξηγήσει.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε E_γ = hc/λ, μετά K_max = max(0, E_γ − φ) χρησιμοποιώντας φ = 2.28 eV. Σύγκρινε με τον πίνακα — επιβεβαίωσε ότι η δοκιμή του μεγαλύτερου μήκους κύματος δίνει K_max = 0.
- Το μήκος κύματος κατωφλίου νατρίου είναι λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Εξήγησε γιατί οποιοδήποτε μεγαλύτερο μήκος κύματος (χαμηλότερη ενέργεια φωτονίου) δεν μπορεί ποτέ να εκτοξεύσει ηλεκτρόνιο από νάτριο, ό,τι κι αν είναι η ένταση του φωτός.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Διαφορετικά φωτοβολταϊκά υλικά επιλέγονται ώστε να έχουν έργα εξόδου ταιριασμένα με το ηλιακό φάσμα. Εξήγησε γιατί υλικό με ΥΨΗΛΟΤΕΡΟ έργο εξόδου θα σπαθάλαινε το μεγαλύτερο μέρος του ορατού φωτός του ήλιου αντί να το μετατρέπει σε ηλεκτρισμό.
- Αυτό το πείραμα δείχνει ότι το K_max εξαρτάται από το μήκος κύματος (χρώμα), όχι από τη φωτεινότητα. Ποια φυσική ιδιότητα του φωτός ΑΛΛΑΖΕΙ πράγματι αν αυξήσεις τη φωτεινότητα σε σταθερό μήκος κύματος πάνω από το κατώφλι;
- 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
- Καλώς όρισες στο Φωτοκύτταρο νατρίου
- Επίλεξε το φωτοκύτταρο
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Έργο εξόδου νατρίου
- Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →