Physique moderne
Cellule photoélectrique au sodium
Les photons réglés à 500 nm (2.48 eV) dépassent 2.28 eV ; les photons de la raie D du sodium à 589 nm (~2.1 eV) n’émettent pas dans ce modèle.
Cellule photoélectrique au sodium — simulation interactive de Physique moderne. Les photons réglés à 500 nm (2.48 eV) dépassent 2.28 eV ; les photons de la raie D du sodium à 589 nm (~2.1 eV) n’émettent pas dans ce modèle. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Courbe I–V de photocellule
500 nm (2.48 eV) émet ; 589 nm (~2.1 eV) n’émet pas.
Les photons réglés à 500 nm (2.48 eV) dépassent 2.28 eV ; les photons de la raie D du sodium à 589 nm (~2.1 eV) n’émettent pas dans ce modèle.
- φ du sodium
- Ligne jaune λ
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
Le travail du sodium est 2.28 eV, correspondant à une longueur d'onde seuil autour de 544 nm (lumière jaune-verte). La lumière rouge (autour de 650 nm) éjecterait-elle des photoélectrons du sodium, quelle que soit sa luminosité ?
Des pronostics à peser
- Oui, si la lumière est suffisamment vive.
- Cela dépend de la durée pendant laquelle la lumière brille.
- Non : l'énergie des photons de la lumière rouge est inférieure au travail de travail du sodium, donc aucun électron n'est éjecté, quelle que soit l'intensité.
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 de la photocellule sodium et appuyez sur Réinitialiser. La fonction de travail du sodium est 2.28 eV.
- Activez les lectures de l’énergie des photons et de l’état de la photoémission.
- Réglez la longueur d'onde de la lumière pour chaque essai et enregistrez l'énergie cinétique maximale (0 if en dessous du seuil).
Équation gouvernante
Comportement du seuil — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ) : en dessous de la fonction de travail, aucun photoélectron n'est émis quelle que soit l'intensité - un seuil précis qu'une image purement classique (onde) de la lumière ne peut pas expliquer.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez E_γ = hc/λ, puis K_max = max(0, E_γ − φ) en utilisant φ = 2.28 eV. Comparez avec le tableau - confirmez que l'essai de longueur d'onde la plus longue donne K_max = 0.
- La longueur d'onde seuil du sodium est λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Expliquez pourquoi toute longueur d'onde plus longue que celle-ci (énergie photonique inférieure) ne peut jamais éjecter un électron du sodium, quelle que soit l'intensité de la lumière.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Différents matériaux photovoltaïques sont choisis pour avoir des fonctions adaptées au spectre solaire. Expliquez pourquoi un matériau ayant un travail de travail trop ÉLEVÉ gaspillerait la majeure partie de la lumière visible du soleil au lieu de la convertir en électricité.
- Cette expérience montre que K_max dépend de la longueur d'onde (couleur) et non de la luminosité. Quelle propriété physique de la lumière change si vous augmentez la luminosité à une longueur d'onde fixe au-dessus du seuil ?
- 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
- Bienvenue dans la photocellule de sodium
- Sélectionnez la photocellule
- Appuyez sur Lecture
- Funtion de travail du sodium
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
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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