Nüüdisaegne füüsika
Naatriumi fotoelement
Seadistatud 500 nm footonid (2,48 eV) ületavad 2,28 eV; 589 nm naatriumi D-joone footonid (~2,1 eV) selles mudelis ei emiteeri.
Naatriumi fotoelement — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Seadistatud 500 nm footonid (2,48 eV) ületavad 2,28 eV; 589 nm naatriumi D-joone footonid (~2,1 eV) selles mudelis ei emiteeri. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Fotoelemendi I–V
500 nm (2,48 eV) emiteerib; 589 nm (~2,1 eV) mitte.
Seadistatud 500 nm footonid (2,48 eV) ületavad 2,28 eV; 589 nm naatriumi D-joone footonid (~2,1 eV) selles mudelis ei emiteeri.
- φ naatriumile
- Kollase joone λ
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
Naatriumi väljumistöö on 2,28 eV, vastavalt piirlainepikkusele umbes 544 nm (kollakasroheline valgus). Kas punane valgus (umbes 650 nm) väljastaks naatriumilt üldse fotoelektrone, ükskõik kui ere ta on?
Kaalutavad ennustused
- Jah, kui valgus on piisavalt ere.
- See sõltub sellest, kui kaua valgus paistab.
- Ei — punase valguse footoni energia on allpool naatriumi väljumistööd, seega ükski elektron ei väljastu sõltumata intensiivsusest.
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 naatriumi fotoelemendi eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Naatriumi väljumistöö on 2,28 eV.
- Lülita sisse footoni energia ja fotoemissiooni oleku näidud.
- Sea iga katse jaoks valguse lainepikkus ja kirjuta üles maksimaalne kineetiline energia (0, kui allpool piiri).
Juhtiv võrrand
Piiri käitumine — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): allpool väljumistööd ei emiteerita ühtegi fotoelektroni sõltumata intensiivsusest — terav piir, mida puhtalt klassikaline (laineline) valguse pilt ei saa selgitada.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses E_γ = hc/λ, seejärel K_max = max(0, E_γ − φ), kasutades φ = 2.28 eV. Võrdle tabeliga — kinnita, et pikima lainepikkusega katse annab K_max = 0.
- Naatriumi piirlainepikkus on λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Selgita, miks iga temast pikem lainepikkus (väiksem footoni energia) ei saa kunagi naatriumist elektroni väljastada, ükskõik missugune valguse intensiivsus.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Eri fotogalvaanilisi materjale valitakse nii, et nende väljumistööd vastaksid päikespektrile. Selgita, miks liiga KÕRGE väljumistööga materjal raiskaks suure osa päikese nähtavast valgust pigem kui selle elektri muundaks.
- See eksperiment näitab, et K_max sõltub lainepikkusest (värvist), mitte heledusest. Missugune valguse füüsikaline suurus MUUTUB, kui sa suurendad heledust fikseeritud lainepikkusel üle piiri?
- 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
- Tere tulemast naatriumi fotoelemendi juurde
- Vali fotoelement
- Vajuta Esita
- Naatriumi väljumistöö
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.