आधुनिक भौतिकी
प्रकाश-वैद्युत देहली
λ और φ समायोजित करें — देहली आवृत्ति से नीचे प्रकाश-धारा रुक जाती है; V_stop पढ़ें।
प्रकाश-वैद्युत देहली — इंटरैक्टिव आधुनिक भौतिकी सिमुलेशन। λ और φ समायोजित करें — देहली आवृत्ति से नीचे प्रकाश-धारा रुक जाती है; V_stop पढ़ें। लाइव SI मापों और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ मुफ्त ब्राउज़र-आधारित वर्चुअल फिजिक्स लैब।
प्रकाशवैद्युत प्रभाव
λ और φ ट्यून करें — दहलीज आवृत्ति से नीचे फोटोधारा रुक जाती है; V_stop पढ़ें।
आइंस्टीन का प्रकाशवैद्युत समीकरण K_max = hf − φ फोटॉन ऊर्जा को उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा से जोड़ता है। दहलीज आवृत्ति hf < φ से नीचे, तीव्रता चाहे जो भी हो, कोई इलेक्ट्रॉन नहीं निकलता — यह सिद्ध करता है कि प्रकाश क्वांटीकृत है। कटऑफ ज्ञात करने के लिए तरंगदैर्घ्य और कार्य फलन समायोजित करें।
- K_max = hf − φ
- देहली आवृत्ति
जाँच संक्षिप्त
प्रयोगशाला खोलने से पहले प्रश्न की योजना बनाएं
यह संक्षिप्त विवरण प्रीरेंडर किए गए पेज जैसा है: मुख्य प्रश्न, प्रतिस्पर्धी पूर्वानुमान, चरों की भूमिकाएँ, लागू नियम, सेटअप तथा विश्लेषण और विस्तार के संकेत इसी क्रम में दिखाई देते हैं।
ड्राइविंग प्रश्न
विभिन्न तरंग दैर्ध्य का प्रकाश कार्य फलन 2.3 eV वाली धातु से टकराता है। जब तक दोनों तरंग दैर्ध्य सीमा से ऊपर हैं, क्या एक नीला (shorter-wavelength) फोटॉन अधिक गतिज ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालता है?
तौलने की भविष्यवाणी
- नहीं - गतिज ऊर्जा केवल प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करती है, तरंग दैर्ध्य पर नहीं।
- यह धातु के रंग पर निर्भर करता है, प्रकाश की तरंगदैर्घ्य पर नहीं।
- हाँ - सीमा से ऊपर, छोटी तरंग दैर्ध्य का मतलब उच्च फोटॉन ऊर्जा है, इसलिए उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों में अधिक गतिज ऊर्जा होती है।
परिवर्तनशील भूमिकाएँ
आपने क्या सेट किया:
- तरंग दैर्ध्य λ (nm)
आप क्या मापते हैं:
- फोटॉन ऊर्जा E_γ (eV)
- अधिकतम गतिज ऊर्जा K_max (eV)
जाँच कैसे चलती है
- photoelectric-threshold प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। फोटोकेल का कार्य फ़ंक्शन 2.3 eV पर निश्चित है।
- photon-energy और maximum-गतिज ऊर्जा रीडआउट सक्षम करें।
- प्रत्येक परीक्षण के लिए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करें और उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा रिकॉर्ड करें।
शासक समीकरण
फोटॉन ऊर्जा — E = hc/λ
एक फोटॉन की ऊर्जा केवल उसकी तरंग दैर्ध्य (या आवृत्ति) पर निर्भर करती है: E = hc/λ = hf। छोटी तरंग दैर्ध्य का अर्थ है higher-energy फोटॉन।
अधिकतम फोटोइलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा — K_max = E − φ
आइंस्टीन का फोटोइलेक्ट्रिक समीकरण: एक आने वाली फोटॉन की ऊर्जा पहले कार्य फ़ंक्शन (एक इलेक्ट्रॉन को धातु से बांधने वाली ऊर्जा) का भुगतान करती है, और जो कुछ भी बचता है वह उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा बन जाता है: K_max = E_γ - φ.
मुद्रण योग्य वर्कशीट छात्रों से क्या काम करने के लिए कहती है
- एक परीक्षण के लिए, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, का उपयोग करके E_γ = hc/λ की गणना करें, फिर φ = 2.3 eV का उपयोग करके K_max = E_γ - φ की गणना करें। दोनों की तुलना तालिका से करें।
- बताएं कि K_max फोटॉन ऊर्जा के साथ रैखिक रूप से क्यों बढ़ता है (और इसलिए 1/λ के साथ), एक बार जब आप सीमा से ऊपर हो जाते हैं, तो ढलान बिल्कुल 1 और y-intercept −φ के साथ।
जहाँ यह प्रयोगशाला से परे दिखाई देता है
- शास्त्रीय तरंग सिद्धांत ने भविष्यवाणी की है कि यदि आप काफी देर तक प्रतीक्षा करते हैं या तीव्रता बढ़ाते हैं तो मंद, low-frequency प्रकाश को भी अंततः इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देना चाहिए। बताएं कि आइंस्टीन के फोटॉन स्पष्टीकरण से पहले फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की तीव्र ऊर्जा सीमा (तीव्रता से स्वतंत्र) इतनी आश्चर्यजनक क्यों थी।
- यदि आप समान तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश की तीव्रता को दोगुना कर दें, तो क्या K_max बदल जाएगा? इसके बजाय क्या बदलेगा?
- 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
- अधिक या कम ऊर्जा?
- नीले रंग की ओर बदलें
- गतिज ऊर्जा दर्ज करें
- डेटा खोलें
- अपने प्रमाण की व्याख्या करें
दृश्य बनाने के लिए इंटरैक्टिव सिmuलेशन खोलें, प्ले दबाएं, और लाइव माप और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ अन्वेषण करें।