Moderni fysiikka

Natriumfotokenno

Määritetyt 500 nm fotonit (2.48 eV) ylittävät 2.28 eV; 589 nm natriumin D-viivan fotonit (~2.1 eV) eivät emitoi tässä mallissa.

Natriumfotokenno – interaktiivinen Moderni fysiikka-simulaatio. Määritetyt 500 nm fotonit (2.48 eV) ylittävät 2.28 eV; 589 nm natriumin D-viivan fotonit (~2.1 eV) eivät emitoi tässä mallissa. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Fotokennon I–V

500 nm (2.48 eV) emitoi; 589 nm (~2.1 eV) ei emitoi.

Määritetyt 500 nm fotonit (2.48 eV) ylittävät 2.28 eV; 589 nm natriumin D-viivan fotonit (~2.1 eV) eivät emitoi tässä mallissa.

• φ natriumille
• Keltainen viiva λ

Tutkimustiivistelmä

Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista

Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.

Tutkimuskysymys

Natriumin irtoamistyö on 2.28 eV, mikä vastaa kynnysaallonpituutta noin 544 nm (keltavihreä valo). Irrottaisiko punainen valo (noin 650 nm) mitään fotoelektroneja natriumista, riippumatta siitä, kuinka kirkas se on?

Punniteltavat ennusteet

• Kyllä, jos valo on tarpeeksi kirkas.
• Se riippuu siitä, kuinka kauan valo paistaa.
• Ei – punaisen valon fotonin energia on natriumin irtoamistyön alapuolella, joten elektroneja ei irtoa riippumatta intensiteetistä.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Aallonpituus λ (nm)

Mitä mittaat:

• Fotonin energia E_γ (eV)
• Maksimiliike-energia K_max (eV)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa natriumfotokenno-esiasetus ja paina Nollaa. Natriumin irtoamistyö on 2.28 eV.
2. Ota käyttöön fotonin energian ja fotoemissiotilan lukemat.
3. Aseta valon aallonpituus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa maksimiliike-energia (0, jos kynnyksen alapuolella).

Hallitseva yhtälö

Kynnyskäytös — K_max = E − φ

K_max = max(0, E_γ − φ): irtoamistyön alapuolella fotoelektroneja ei emitoi riippumatta intensiteetistä – terävä kynnys, jota puhtaasti klassinen (aalto)kuva valosta ei voi selittää.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske E_γ = hc/λ, sitten K_max = max(0, E_γ − φ) arvolla φ = 2.28 eV. Vertaa taulukkoon – varmenna, että pisin aallonpituus -suoritus antaa K_max = 0.
• Natriumin kynnysaallonpituus on λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Selitä, miksi mikään tätä pidempi aallonpituus (pienempi fotonin energia) ei voi koskaan irrottaa elektronia natriumista riippumatta valon intensiteetistä.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Eri fotovoltaarisia materiaaleja valitaan sellaisilla irtoamistöillä, jotka on sovitettu aurinkospektriin. Selitä, miksi materiaali, jolla on liian KORKEA irtoamistyö, hukuttaisi suuren osan auringon näkyvästä valosta sen sijaan, että muuntaisi sen sähköksi.
• Tämä koe osoittaa, että K_max riippuu aallonpituudesta (väristä), ei kirkkaudesta. Mikä valon fysikaalinen ominaisuus MUUTTUU, jos lisäät kirkkautta kiinteällä aallonpituudella kynnyksen yläpuolella?

• 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

1. Tervetuloa natriumfotokennoon
2. Valitse fotokenno
3. Paina Toista
4. Natriumin irtoamistyö
5. Avaa Ominaisuudet-paneeli
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Valosähköinen ilmiö