Physique moderne
Seuil photoélectrique
Réglez λ et φ — le photocourant s'arrête sous la fréquence seuil ; lisez V_stop.
Seuil photoélectrique — simulation interactive de Physique moderne. Réglez λ et φ — le photocourant s'arrête sous la fréquence seuil ; lisez V_stop. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Effet photoélectrique
Ajustez λ et φ : le photocourant s'arrête en dessous de la fréquence seuil ; lisez V_stop.
L'équation photoélectrique d'Einstein K_max = hf − φ relie l'énergie du photon à l'énergie cinétique de l'électron éjecté. En dessous de la fréquence seuil hf < φ, aucun électron ne part quelle que soit l'intensité — preuve que la lumière est quantifiée. Ajustez la longueur d'onde et le travail d'extraction pour trouver le seuil.
- Effet photoélectrique K_max = hf − φ
- Fréquence seuil
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
La lumière de différentes longueurs d'onde frappe un métal avec la fonction de travail 2.3 eV. Tant que les deux longueurs d'onde sont supérieures au seuil, un photon plus bleu (de longueur d'onde plus courte) éjecte-t-il un électron avec plus d'énergie cinétique ?
Des pronostics à peser
- Non, l'énergie cinétique dépend uniquement de l'intensité lumineuse et non de la longueur d'onde.
- Cela dépend de la couleur du métal et non de la longueur d'onde de la lumière.
- Oui - au-dessus du seuil, une longueur d'onde plus courte signifie une énergie photonique plus élevée, donc les électrons éjectés ont plus d'énergie cinétique.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Longueur d'onde λ (nm)
Ce que vous mesurez :
- Énergie photonique E_γ (eV)
- Énergie cinétique maximale K_max (eV)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage du seuil photoélectrique et appuyez sur Réinitialiser. La fonction de travail de la photocellule est fixée à 2.3 eV.
- Activez les lectures d’énergie photonique et d’énergie cinétique maximale.
- Réglez la longueur d'onde de la lumière pour chaque essai et enregistrez l'énergie cinétique maximale des électrons éjectés.
Équation gouvernante
Énergie photonique — E = hc/λ
L'énergie d'un photon dépend uniquement de sa longueur d'onde (ou fréquence) : E = hc/λ = hf. Une longueur d’onde plus courte signifie des photons d’énergie plus élevée.
Énergie cinétique photoélectronique maximale — K_max = E − φ
L'équation photoélectrique d'Einstein : l'énergie d'un photon entrant paie d'abord la fonction de travail (l'énergie qui lie un électron au métal), et tout ce qui reste devient l'énergie cinétique de l'électron éjecté : K_max = E_γ − φ.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez E_γ = hc/λ en utilisant h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, puis K_max = E_γ − φ en utilisant φ = 2.3 eV. Comparez les deux au tableau.
- Expliquez pourquoi K_max augmente linéairement avec l'énergie des photons (et donc avec 1/λ) une fois que vous êtes au-dessus du seuil, avec une pente d'exactement 1 et une ordonnée à l'origine de −φ.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- La théorie classique des ondes prévoyait que même une lumière faible et basse fréquence devrait finir par éjecter des électrons si vous attendez suffisamment longtemps ou si vous augmentez l’intensité. Expliquez pourquoi le seuil d'énergie précis de l'effet photoélectrique (indépendant de l'intensité) était si surprenant avant l'explication des photons d'Einstein.
- Si vous doubliez l'intensité de la lumière à la même longueur d'onde, K_max changerait-il ? Qu’est-ce qui changerait à la place ?
- 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
- Plus ou moins d'énergie ?
- Déplace-toi vers le bleu
- Capture l'énergie cinétique
- Ouvre les données
- Expliquez vos observations
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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