Modernioji fizika
Fotoefekto riba
Derink λ ir φ — fotosrovė nutrūksta žemiau ribinio dažnio; skaityk V_stop.
Fotoefekto riba — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Derink λ ir φ — fotosrovė nutrūksta žemiau ribinio dažnio; skaityk V_stop. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Fotoefektas
Derink λ ir φ — fotosrovė nutrūksta žemiau ribinio dažnio; skaityk V_stop.
Einšteino fotoefekto lygtis K_max = hf − φ sieja fotono energiją su išmušto elektrono kinetine energija. Žemiau ribinio dažnio hf < φ jokie elektronai neišlenda nepriklausomai nuo intensyvumo — įrodymas, kad šviesa kvantuota. Derink bangos ilgį ir išlaisvinimo darbą ribai rasti.
- K_max = hf − φ
- Ribinis dažnis
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Skirtingų bangų ilgių šviesa krenta ant metalo su 2.3 eV išlaisvinimo darbu. Kol abu bangos ilgiai viršija ribą, ar žalesnis (trumpesnio bangos ilgio) fotonas išmuša elektroną su didesne kinetine energija?
Svarstytini spėjimai
- Ne — kinetinė energija priklauso tik nuo šviesos intensyvumo, ne nuo bangos ilgio.
- Priklauso nuo metalo spalvos, ne nuo šviesos bangos ilgio.
- Taip — virš ribos trumpesnis bangos ilgis reiškia didesnę fotono energiją, tad išmušti elektronai turi daugiau kinetinės energijos.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Bangos ilgis λ (nm)
Ką tu matauji:
- Fotono energija E_γ (eV)
- Didžiausioji kinetinė energija K_max (eV)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Fotoefektas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Fotocelės išlaisvinimo darbas fiksuotas 2.3 eV.
- Įjunk fotono energijos ir didžiausiosios kinetinės energijos rodmenis.
- Nustatyk šviesos bangos ilgį kiekvienam bandymui ir užsirašyk didžiausiąją išmuštų elektronų kinetinę energiją.
Valdančioji lygtis
Fotono energija — E = hc/λ
Fotono energija priklauso tik nuo jo bangos ilgio (arba dažnio): E = hc/λ = hf. Trumpesnis bangos ilgis reiškia didesnės energijos fotonus.
Didžiausioji fotoelektronų kinetinė energija — K_max = E − φ
Einšteino fotoefekto lygtis: įeinančio fotono energija pirmiausia sumoka išlaisvinimo darbą (energiją, rišančią elektroną su metalu), o kas lieka, tampa išmušto elektrono kinetine energija: K_max = E_γ − φ.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok E_γ = hc/λ naudodamas h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, tada K_max = E_γ − φ naudodamas φ = 2.3 eV. Palygink abu su lentele.
- Paaiškink, kodėl K_max didėja tiesiškai su fotono energija (tad ir su 1/λ), vos esi virš ribos, su nuolydžiu tiksliai 1 ir y-interceptu −φ.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Klasikinė bangų teorija prognozavo, kad net blanki, žemo dažnio šviesa galiausiai išmuštų elektronus, jei pakaktų laiko ar pakeltum intensyvumą. Paaiškink, kodėl fotoefekto aštri energijos riba (nepriklausoma nuo intensyvumo) buvo toks netikėtumas prieš Einšteino fotono paaiškinimą.
- Jei padvigubintum šviesos intensyvumą tuo pačiu bangos ilgiu, ar K_max pasikeistų? Kas vietoj to pasikeistų?
- 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
- Daugiau ar mažiau energijos?
- Poslinkis link mėlynos
- Užfiksuok kinetinę energiją
- Atidaryk duomenis
- Paaiškink savo įrodymus
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →