Modernioji fizika
Natrio fotocelė
Suderinti 500 nm fotonai (2.48 eV) viršija 2.28 eV; 589 nm natrio D linijos fotonai (~2.1 eV) šiame modelyne neišlaisvina elektronų.
Natrio fotocelė — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Suderinti 500 nm fotonai (2.48 eV) viršija 2.28 eV; 589 nm natrio D linijos fotonai (~2.1 eV) šiame modelyne neišlaisvina elektronų. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Fotocelės I–V
500 nm (2.48 eV) emitoja; 589 nm (~2.1 eV) — ne.
Suderinti 500 nm fotonai (2.48 eV) viršija 2.28 eV; 589 nm natrio D linijos fotonai (~2.1 eV) šiame modelyne neišlaisvina elektronų.
- φ natriui
- Geltona linija λ
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
Natrio išlaisvinimo darbas yra 2.28 eV, atitinkantis ribinį bangos ilgį apie 544 nm (gelsvai žalia šviesa). Ar raudona šviesa (apie 650 nm) išmuštų kokius nors fotoelektronus iš natrio, kad ir kokia ryški ji būtų?
Svarstytini spėjimai
- Taip, jei šviesa pakankamai ryški.
- Priklauso nuo to, kiek ilgai šviesa šviečia.
- Ne — raudonos šviesos fotono energija žemiau natrio išlaisvinimo darbo, tad jokie elektronai neišmušami nepriklausomai nuo intensyvumo.
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 „Realioji fotocelė“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Natrio išlaisvinimo darbas yra 2.28 eV.
- Įjunk fotono energijos ir fotoemisijos būsenos rodmenis.
- Nustatyk šviesos bangos ilgį kiekvienam bandymui ir užsirašyk didžiausiąją kinetinę energiją (0, jei žemiau ribos).
Valdančioji lygtis
Ribinė elgsena — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): žemiau išlaisvinimo darbo jokie fotoelektronai neišspinduliuojami nepriklausomai nuo intensyvumo — aštri riba, kurios grynas klasikinis (banginis) šviesos vaizdas negali paaiškinti.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok E_γ = hc/λ, tada K_max = max(0, E_γ − φ) naudodamas φ = 2.28 eV. Palygink su lentele — patvirtink, kad ilgiausio bangos ilgio bandymas duoda K_max = 0.
- Natrio ribinis bangos ilgis yra λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Paaiškink, kodėl bet kuris ilgesnis bangos ilgis (žemesnė fotono energija) niekada negali išmušti elektrono iš natrio, kad ir koks šviesos intensyvumas.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Skirtingos fotovoltinės medžiagos renkamos su išlaisvinimo darbais, suderintais su saulės spektru. Paaiškink, kodėl medžiaga su per AUKŠTU išlaisvinimo darbu švaistytų didžiąją dalį saulės matomos šviesos vietoj jos vertimo į elektrą.
- Šis eksperimentas rodo, kad K_max priklauso nuo bangos ilgio (spalvos), o ne ryškumo. Kokia šviesos fizinė savybė PASIKEIČIA, jei padidinsi ryškumą fiksuotu bangos ilgiu virš ribos?
- 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
- Sveiki atvykę prie natrio fotocelės
- Pasirink fotocelę
- Spausk Leisti
- Natrio išlaisvinimo darbas
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →