فیزیک نوین
فوتوسل سدیم
فوتونهای 500 nm تنظیمشده (2.48 eV) از 2.28 eV فراترند؛ فوتونهای خط D سدیم 589 nm (حدود 2.1 eV) در این مدل گسیل نمیکنند.
فوتوسل سدیم — شبیهسازی تعاملی فیزیک نوین. فوتونهای 500 nm تنظیمشده (2.48 eV) از 2.28 eV فراترند؛ فوتونهای خط D سدیم 589 nm (حدود 2.1 eV) در این مدل گسیل نمیکنند. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
منحنی I–V فوتوسل
500 nm (2.48 eV) گسیل میدهد؛ 589 nm (حدود 2.1 eV) نمیدهد.
فوتونهای تنظیمشدهٔ 500 nm (2.48 eV) از 2.28 eV فراترند؛ فوتونهای خط D سدیم 589 nm (حدود 2.1 eV) در این مدل گسیل نمیکنند.
- φ برای سدیم
- λ خط زرد
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
تابع کار سدیم 2.28 eV است، متناظر با طول موج آستانهای حدود 544 nm (نور زرد-سبز). آیا نور قرمز (حدود 650 nm) هر قدر هم روشن باشد، فوتوالکترونی از سدیم میکَند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- بله، اگر نور بهاندازهٔ کافی روشن باشد.
- به این بستگی دارد که نور چقدر بتابد.
- نه — انرژی فوتون نور قرمز زیر تابع کار سدیم است، پس بیتوجه به شدت، هیچ الکترونی جهیده نمیشود.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- طول موج λ (nm)
آنچه اندازه میگیرید:
- انرژی فوتون E_γ (eV)
- بیشینهٔ انرژی جنبشی K_max (eV)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم فتوسل سدیمی را باز کنید و Reset بزنید. تابع کار سدیم 2.28 eV است.
- قرائتهای انرژی فوتون و وضعیت گسیل فوتوالکتریک را فعال کنید.
- طول موج نور را برای هر آزمایش تنظیم کنید و بیشینهٔ انرژی جنبشی (0 اگر زیر آستانه) را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
رفتار آستانهای — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): زیر تابع کار، فارغ از شدت، هیچ فوتوالکترونی گسیل نمیشود — آستانهای تیز که تصویر صرفاً کلاسیک (موجی) نور نمیتواند توضیحش دهد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، E_γ = hc/λ و سپس K_max = max(0, E_γ − φ) را با φ = 2.28 eV حساب کنید. با جدول مقایسه کنید — تأیید کنید آزمایشِ بلندترین طول موج K_max = 0 میدهد.
- طول موج آستانهٔ سدیم λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm است. توضیح دهید چرا هر طول موج بلندتر از این (انرژی فوتون کمتر)، فارغ از شدت نور، هرگز نمیتواند الکترونی را از سدیم بیرون پرتاب کند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- مواد فوتوولتائیک متفاوتی برگزیده میشوند که توابع کارشان با طیف خورشید همخوان باشد. توضیح دهید چرا مادهای با تابع کار «بسیار بالا» بیشتر نور مرئی خورشید را بهجای تبدیل به برق هدر میداد.
- این آزمایش نشان میدهد K_max به طول موج (رنگ) بستگی دارد، نه روشنایی. اگر روشنایی را در طول موج ثابتی بالای آستانه زیاد کنید، کدام خاصیت فیزیکی نور «واقعاً» تغییر میکند؟
- 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
- به فتوسل سدیمی خوش آمدید
- انتخاب فتوسل
- Play را بفشارید
- تابع کار سدیم
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.