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 pogađa metal s izlaznim radom od 2.3 eV. Dok god su obje valne duljine dovoljno kratke da uopće izbiju elektrone (njihova fotonska energija je iznad praga energije), izbacuje li foton kraće valne duljine (plaviji) 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 = 2.998×10⁸ 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 hc (≈1240 eV·nm kada je λ u nm) 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 →