현대 물리
광전 효과 문턱값
λ와 φ를 조정하세요 — 문턱 진동수 이하에서는 광전류가 멈춥니다; V_stop을 읽어보세요.
광전 효과 문턱값 — 인터랙티브 현대 물리 시뮬레이션. λ와 φ를 조정하세요 — 문턱 진동수 이하에서는 광전류가 멈춥니다; V_stop을 읽어보세요. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
광전 효과
λ와 φ를 조절하세요 — 한계 진동수 아래에서는 광전류가 멈춥니다. V_stop을 읽으세요.
아인슈타인의 광전 방정식 K_max = hf − φ는 광자 에너지와 방출된 전자의 운동 에너지를 연결합니다. 문턱 진동수 hf < φ 이하에서는 세기와 상관없이 전자가 방출되지 않습니다 — 빛이 양자화되어 있다는 증거입니다. 파장과 일함수를 조절해 문턱값을 찾아보세요.
- K_max = hf − φ
- 문턱 진동수
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
일함수가 2.3 eV인 금속에 서로 다른 파장의 빛이 비칩니다. 두 파장 모두 문턱값보다 위에 있는 한, 더 파란(파장이 더 짧은) 광자가 더 큰 운동 에너지를 가진 전자를 방출시킵니까?
검토할 예측
- 아니요. 운동 에너지는 파장이 아닌 빛의 강도에만 의존합니다.
- 이는 빛의 파장이 아니라 금속의 색상에 따라 달라집니다.
- 그렇습니다. 임계값보다 높으면 파장이 짧을수록 광자 에너지가 높아지므로 방출된 전자는 더 많은 운동 에너지를 갖게 됩니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 파장 λ (nm)
측정하는 것:
- 광자 에너지 E_γ (eV)
- 최대 운동 에너지 K_max (eV)
실험 진행 방법
- photoelectric-threshold 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 광전지의 일함수는 2.3eV로 고정되어 있습니다.
- 광자 에너지 및 최대 운동 에너지 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대해 빛의 파장을 설정하고 방출된 전자의 최대 운동 에너지를 기록합니다.
지배방정식
광자 에너지 — E = hc/λ
광자의 에너지는 오직 파장(또는 진동수)에만 의존합니다: E = hc/λ = hf. 파장이 짧을수록 광자의 에너지는 더 높습니다.
최대 광전자 운동 에너지 — K_max = E − φ
아인슈타인의 광전 방정식: 들어오는 광자의 에너지는 먼저 일함수(전자를 금속에 결합시키는 에너지)를 지불하고 남은 것은 방출된 전자의 운동 에너지가 됩니다: K_max = E_γ − φ.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에서는 h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s를 사용하여 E_γ = hc/λ를 계산한 다음 φ = 2.3 eV를 사용하여 K_max = E_γ − φ를 계산합니다. 두 가지를 모두 표와 비교해보세요.
- 기울기가 정확히 1이고 y절편이 −φ인 임계값을 초과하면 K_max가 광자 에너지(따라서 1/λ)에 따라 선형적으로 증가하는 이유를 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- 고전 파동 이론은 충분히 오래 기다리거나 강도를 높이면, 어둡고 저주파인 빛조차 결국 전자를 방출시켜야 한다고 예측했습니다. 아인슈타인의 광자 설명 이전에, 광전 효과의 (강도와 무관한) 명확한 에너지 문턱값이 왜 그토록 놀라운 것이었는지 설명하세요.
- 동일한 파장에서 빛의 강도를 두 배로 늘리면 K_max가 변경됩니까? 대신 무엇이 바뀌겠는가?
- 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
- 에너지가 더 클까요, 작을까요?
- 파란색 쪽으로 이동
- 운동 에너지 기록하기
- 데이터 열기
- 근거 설명하기
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.