Moderna fizika
Fotoelektrični prag
Podesi λ i φ — fotostruja prestaje ispod granične frekvencije; očitaj V_stop.
Fotoelektrični prag — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Podesi λ i φ — fotostruja prestaje ispod granične frekvencije; očitaj V_stop. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Fotoelektrični učinak
Podesi λ i φ — fotostruja prestaje ispod granične frekvencije; očitaj V_stop.
Einsteinova fotoelektrična jednadžba K_max = hf − φ povezuje energiju fotona s kinetičkom energijom izbačenih elektrona. Ispod granične frekvencije hf < φ nijedan elektron ne izlazi bez obzira na jakost — dokaz da je svjetlost kvantizirana. Podesi valnu duljinu i izlazni rad za pronalaženje praga.
- K_max = hf − φ
- Granična frekvencija
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Svjetlost različitih valnih duljina pogoduje metal s izlaznim radom od 2.3 eV. Dok god su obje valne duljine iznad praga, izbacuje li plaviji (kraćevalni) foton elektron s više kinetičke energije?
Predviđanja za odvagnuti
- Ne — kinetička energija ovisi samo o jakosti svjetlosti, ne o valnoj duljini.
- Ovisi o boji metala, ne o valnoj duljini svjetlosti.
- Da — iznad praga, kraća valna duljina znači višu energiju fotona, pa izbačeni elektroni imaju više kinetičke energije.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Valna duljina λ (nm)
Što mjeriš:
- Energija fotona E_γ (eV)
- Maksimalna kinetička energija K_max (eV)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav photoelectric-threshold i pritisni Resetiraj. Izlazni rad fotostanice fiksiran je na 2.3 eV.
- Omogući očitanja energije fotona i maksimalne kinetičke energije.
- Postavi valnu duljinu svjetlosti za svaki pokušaj i zabilježi maksimalnu kinetičku energiju izbačenih elektrona.
Odgovarajuća jednadžba
Energija fotona — E = hc/λ
Energija fotona ovisi samo o njegovoj valnoj duljini (ili frekvenciji): E = hc/λ = hf. Kraća valna duljina znači fotone više energije.
Maksimalna kinetička energija fotoelektrona — K_max = E − φ
Einsteinova fotoelektrična jednadžba: energija dolaznog fotona prvo plaća izlazni rad (energija koja veže elektron na metal), a ostatak postaje kinetička energija izbačenog elektrona: K_max = E_γ − φ.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj E_γ = hc/λ koristeći h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, zatim K_max = E_γ − φ koristeći φ = 2.3 eV. Usporedi oba s tablicom.
- Objasni zašto K_max raste linearno s energijom fotona (a time i s 1/λ) jednom kad si iznad praga, s nagibom točno 1 i odsječkom na y-osi od −φ.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Klasična valna teorija predviđala je da bi i tamno, niskofrekventno svjetlo na kraju izbacilo elektrone ako dovoljno dugo čekaš ili pojačaš jakost. Objasni zašto je oštar prag energije fotoelektričnog učinka (neovisan o jakosti) bio toliko iznenađujuć prije Einsteinovog objašnjenja fotonima.
- Kad bi udvostručio jakost svjetlosti pri istoj valnoj duljini, bi li se K_max promijenio? Što bi se umjesto toga promijenilo?
- 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
- Više ili manje energije?
- Pomakni prema plavom
- Snimi kinetičku energiju
- Otvori podatke
- Objasni svoje dokaze
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →