Modern fizika
Fényelektromos küszöb
Hangold λ-t és φ-t — a fotóáram a küszöbfrekvencia alatt megszűnik; olvasd le a V_stop-ot.
Fényelektromos küszöb — interaktív Modern fizika szimuláció. Hangold λ-t és φ-t — a fotóáram a küszöbfrekvencia alatt megszűnik; olvasd le a V_stop-ot. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Fényelektromos jelenség
Hangold λ-t és φ-t — a fotóáram a küszöbfrekvencia alatt leáll; olvasd le a V_stop-ot.
Einstein fényelektromos egyenlete K_max = hf − φ a fotonenergiát a kilökött elektron mozgási energiájához köti. Küszöbfrekvencia alatt hf < φ, egyetlen elektron sem távozik az intenzitástól függetlenül — bizonyíték, hogy a fény kvantált. A határvonal megtalálásához hangold a hullámhosszat és a kilépési munkát.
- K_max = hf − φ
- Küszöbfrekvencia
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Különböző hullámhosszú fény érkezik egy 2.3 eV kilépési munkájú fémre. Amíg mindkét hullámhossz a küszöb felett van, nagyobb mozgási energiával löki-e ki az elektront egy kékebb (rövidebb hullámhosszú) foton?
Mérlegelendő jóslatok
- Nem — a mozgási energia csak a fény intenzitásától függ, nem a hullámhossztól.
- A fém színétől függ, nem a fény hullámhosszától.
- Igen — a küszöb felett a rövidebb hullámhossz nagyobb fotonenergiát jelent, tehát a kilépő elektronok több mozgási energiával bírnak.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Hullámhossz λ (nm)
Amit mérsz:
- Foton energiája E_γ (eV)
- Maximális mozgási energia K_max (eV)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a photoelectric-threshold előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A fotocella kilépési munkája 2.3 eV-ra rögzített.
- Engedélyezd a fotonenergia- és maximális mozgásienergia-kijelzőket.
- Állítsd be a fény hullámhosszát minden mérésnél, és rögzítsd a kilökött elektronok maximális mozgási energiáját.
Vezéregyenlet
Fotonenergia — E = hc/λ
Egy foton energiája csak a hullámhosszától (vagy frekvenciájától) függ: E = hc/λ = hf. A rövidebb hullámhossz nagyobb energiájú fotonokat jelent.
Fotoelektron maximális mozgási energiája — K_max = E − φ
Einstein fényelektromos egyenlete: a beérkező foton energiája először kifizeti a kilépési munkát (az elektront a fémből kikötő energiát), és ami marad, az a kilökött elektron mozgási energiája lesz: K_max = E_γ − φ.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki az E_γ = hc/λ h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s használatával, majd K_max = E_γ − φ φ = 2.3 eV használatával. Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
- Magyarázd meg, miért nő a K_max lineárisan a fotonenergiával (és ezért az 1/λ-lel), ha a küszöb felett vagy, pontosan 1 meredekséggel és −φ tengelymetszettel.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- A klasszikus hullámelmélet azt jósolta, hogy még a halvány, alacsony frekvenciájú fény is idővel elektronokat lökne ki, ha elég sokáig vársz vagy felhangosítod. Magyarázd meg, miért volt olyan meglepő a fényelektromos jelenség éles energia-küszöbe (intenzitástól függetlenül) Einstein fotonmagyarázata előtt.
- Ha megdupláznád a fény intenzitását ugyanazon a hullámhosszon, változna a K_max? Mi változna helyette?
- 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
- Több vagy kevesebb energia?
- Tolódj a kék felé
- Rögzítsd a mozgási energiát
- Nyisd meg az adatokat
- Magyarázd el a bizonyítékod
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.