Fisica moderna
Soglia fotoelettrica
Regola λ e φ: la fotocorrente si arresta sotto la frequenza di soglia; leggi V_stop.
Soglia fotoelettrica — simulazione interattiva (Fisica moderna). Regola λ e φ: la fotocorrente si arresta sotto la frequenza di soglia; leggi V_stop. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Effetto fotoelettrico
Regola λ e φ: la fotocorrente si arresta sotto la frequenza di soglia; leggi V_stop.
L'equazione fotoelettrica di Einstein K_max = hf − φ collega l'energia del fotone all'energia cinetica dell'elettrone espulso. Sotto la frequenza soglia hf < φ nessun elettrone esce indipendentemente dall'intensità — prova che la luce è quantizzata. Regola lunghezza d'onda e funzione lavoro per trovare il cut-off.
- K_max = hf − φ
- Frequenza soglia
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Luce di lunghezze d'onda diverse colpisce un metallo con funzione lavoro 2.3 eV. Finché entrambe stanno sopra la soglia, un fotone più blu (λ minore) espelle un elettrone con più energia cinetica?
Previsioni da valutare
- No: l'energia cinetica dipende solo dall'intensità, non da λ.
- Dipende dal colore del metallo, non dalla λ della luce.
- Sì: sopra la soglia, λ minore significa fotoni più energetici, quindi elettroni con più energia cinetica.
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Lunghezza d'onda λ (nm)
Cosa misuri:
- Energia fotone E_γ (eV)
- KE massima K_max (eV)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset soglia fotoelettrica e premi Reimposta. La funzione lavoro è fissata a 2.3 eV.
- Attiva le letture di energia del fotone e KE massima.
- Imposta la λ per ogni prova e registra la KE massima degli elettroni espulsi.
Equazione che governa
Energia del fotone — E = hc/λ
L'energia di un fotone dipende solo dalla sua lunghezza d'onda (o frequenza): E = hc/λ = hf. Lunghezza d'onda più corta significa fotoni più energetici.
KE massima del fotoelettrone — K_max = E − φ
L'equazione fotoelettrica di Einstein: l'energia del fotone in arrivo paga prima la funzione lavoro (l'energia che lega un elettrone al metallo), e ciò che resta diventa l'energia cinetica dell'elettrone espulso: K_max = E_γ − φ.
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Per una prova, calcola E_γ = hc/λ usando h = 6.626×10⁻³⁴ J·s; c = 3×10⁸ m/s, poi K_max = E_γ − φ usando φ = 2.3 eV. Confronta entrambi con la tabella.
- Spiega perché K_max cresce linearmente con l'energia del fotone (quindi con 1/λ) sopra soglia, con pendenza esattamente 1 e intercetta −φ.
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- La teoria ondulatoria classica prevedeva che anche luce debole e bassa frequenza prima o poi espellesse elettroni, aspettando o alzando l'intensità. Spiega perché la soglia energetica netta dell'effetto fotoelettrico (indipendente dall'intensità) fu così sorprendente prima della spiegazione a fotoni di Einstein.
- Raddoppiando l'intensità a parità di λ, cambierebbe K_max? Cosa cambierebbe invece?
- 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
- Più o meno energia?
- Sposta verso il blu
- Cattura l'energia cinetica
- Apri i dati
- Spiega le tue prove
Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.
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