Física moderna
Célula fotoeléctrica de sodio
Los fotones configurados de 500 nm (2.48 eV) superan 2.28 eV; los fotones de la línea D del sodio de 589 nm (~2.1 eV) no emiten en este modelo.
Célula fotoeléctrica de sodio — simulación interactiva de Física moderna. Los fotones configurados de 500 nm (2.48 eV) superan 2.28 eV; los fotones de la línea D del sodio de 589 nm (~2.1 eV) no emiten en este modelo. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Curva I–V de fotocelda
500 nm (2.48 eV) emite; 589 nm (~2.1 eV) no.
Los fotones configurados de 500 nm (2.48 eV) superan 2.28 eV; los fotones de la línea D del sodio de 589 nm (~2.1 eV) no emiten en este modelo.
- φ del sodio
- Línea amarilla λ
Informe de investigación
Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta de conducción
La función de trabajo del sodio es 2.28 eV, correspondiente a una longitud de onda umbral alrededor de 544 nm (luz amarilla-verde). ¿La luz roja (alrededor de 650 nm) expulsaría fotoelectrones del sodio, sin importar cuán brillante sea?
Predicciones para pesar
- Sí, si la luz es lo suficientemente brillante.
- Depende de cuánto tiempo brille la luz.
- No: la energía de los fotones de la luz roja está por debajo de la función de trabajo del sodio, por lo que no se expulsan electrones independientemente de su intensidad.
Roles variables
Lo que configuraste:
- Longitud de onda λ (nm)
Lo que mides:
- Energía del fotón E_γ (eV)
- Energía cinética máxima K_max (eV)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de la fotocélula de sodio y presione Restablecer. La función de trabajo del sodio es 2.28 eV.
- Habilite las lecturas del estado de la energía de los fotones y de las fotoemisiones.
- Establezca la longitud de onda de la luz para cada prueba y registre la energía cinética máxima (0 si está por debajo del umbral).
Ecuación rectora
Comportamiento umbral — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): por debajo de la función de trabajo, no se emiten fotoelectrones independientemente de la intensidad, un umbral agudo que una imagen de luz puramente clásica (onda) no puede explicar.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule E_γ = hc/λ, luego K_max = max(0, E_γ − φ) usando φ = 2.28 eV. Compare con la tabla: confirme que la prueba de longitud de onda más larga proporcione K_max = 0.
- La longitud de onda umbral del sodio es λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Explique por qué cualquier longitud de onda más larga que esta (energía fotónica más baja) nunca puede expulsar un electrón del sodio, sin importar la intensidad de la luz.
¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?
- Se eligen diferentes materiales fotovoltaicos para que sus funciones de trabajo se adapten al espectro solar. Explique por qué un material con una función de trabajo demasiado ALTA desperdiciaría la mayor parte de la luz visible del sol en lugar de convertirla en electricidad.
- Este experimento muestra que K_max depende de la longitud de onda (color), no del brillo. ¿Qué propiedad física de la luz SÍ cambia si aumenta el brillo a una longitud de onda fija por encima del umbral?
- 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
- Bienvenido a la fotocelda de sodio
- Selecciona la fotocelda
- Pulsa Reproducir
- Función de trabajo del sodio
- Abre el panel de estudio
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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