Nüüdisaegne füüsika
Fotoefekti piir
Keera λ ja φ — fotovool seiskub lävisagedust allpool; loe V_stop.
Fotoefekti piir — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Keera λ ja φ — fotovool seiskub lävisagedust allpool; loe V_stop. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Fotoefekt
Keera λ ja φ — fotovool lakkab allpool lävisagedust; loe V_stop.
Einsteini fotoelektrivõrrand K_max = hf − φ seob footoni energia väljalennanud elektroni kineetilise energiaga. Allpool lävisagedust hf < φ ei lahku ükski elektron, sõltumata intensiivsusest — tõend, et valgus on kvantiseeritud. Kohanda lainepikkust ja väljalaskefunktsiooni, et leida lõikelävi.
- K_max = hf − φ
- Lävisagedus
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Eri lainepikkustega valgus tabab metallit väljumistööga 2,3 eV. Niikaua kui mõlemad lainepikkused on üle piiri, kas sinisem (lühema lainepikkusega) footon väljastab elektroni suurema kineetilise energiga?
Kaalutavad ennustused
- Ei — kineetiline energia sõltub ainult valguse intensiivsusest, mitte lainepikkusest.
- See sõltub metalli värvist, mitte valguse lainepikkusest.
- Jah — üle piiri tähendab lühem lainepikkus suuremat footoni energiat, seega väljastatud elektronidel on rohkem kineetilist energiat.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Lainepikkus λ (nm)
Mida sa mõõdad:
- Footoni energia E_γ (eV)
- Maksimaalne kineetiline energia K_max (eV)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava fotoefekti piiri eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Fotoelemendi väljumistöö on fikseeritud 2,3 eV.
- Lülita sisse footoni energia ja maksimaalse kineetilise energia näidud.
- Sea iga katse jaoks valguse lainepikkus ja kirjuta üles väljastatud elektronide maksimaalne kineetiline energia.
Juhtiv võrrand
Footoni energia — E = hc/λ
Footoni energia sõltub ainult tema lainepikkusest (või sagedusest): E = hc/λ = hf. Lühem lainepikkus tähendab suurema energiga footoneid.
Fotoelektronide maksimaalne kineetiline energia — K_max = E − φ
Einsteini fotoefekti võrrand: sissetungiva footoni energia maksab esmalt väljumistöö (energia, mis seob elektroni metalliga), ja mis järele jääb, saab väljastatud elektroni kineetiliseks energiaks: K_max = E_γ − φ.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses E_γ = hc/λ, kasutades h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, seejärel K_max = E_γ − φ, kasutades φ = 2.3 eV. Võrdle mõlemat tabeliga.
- Selgita, miks K_max kasvab lineaarselt footoni energiaga (ja seega 1/λ-ga), kui sa oled üle piiri, tõusuga täpselt 1 ja y-telje lõikepunkiga −φ.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Klassikaline laine teooria ennustas, et isegi hämar, madala sagedusega valgus peaks lõpuks elektrone väljastama, kui sa ootad piisavalt kaua või intensiivsust üles keerad. Selgita, miks fotoefekti terav energiapiir (intensiivsusest sõltumatu) oli nii üllatav enne Einsteini footoni selgitust.
- Kui sa kahekordistaksid valguse intensiivsuse sama lainepikkuse juures, kas K_max muutuks? Mis muutuks selle asemel?
- 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
- Rohkem või vähem energiat?
- Nihe sinise poole
- Salvesta kineetiline energia
- Ava andmed
- Selgita oma tõendid
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.