Modernā fizika
Fotoefekta robeža
Regulē λ un φ — fotostāva apstājas zem robežfrekvences; nolasi V_stop.
Fotoefekta robeža — interaktīva Modernā fizika simulācija. Regulē λ un φ — fotostāva apstājas zem robežfrekvences; nolasi V_stop. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Fotoefekts
Regulē λ un φ — fotostāva apstājas zem robežfrekvences; nolasi V_stop.
Einšteina fotoefekta vienādojums K_max = hf − φ saista fotona enerģiju ar izsviesto elektronu kinētisko enerģiju. Zem robežfrekvences hf < φ neviens elektrons neize neatkarīgi no intensitātes — pierādījums, ka gaisma ir kvantēta. Regulē viļņa garumu un izejas darbu, lai atrastu robežu.
- K_max = hf − φ
- Robežfrekvence
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Dažādu viļņa garumu gaisma trāpa metālu ar izejas darbu 2.3 eV. Kamēr abi viļņa garumi ir virs robežas, vai zilāks (īsāka viļņa garuma) fotons izsviež elektronu ar vairāk kinētiskās enerģijas?
Prognozes, ko svērt
- Nē — kinētiskā enerģija atkarīga tikai no gaismas intensitātes, nevis viļņa garuma.
- Tas atkarīgs no metāla krāsas, nevis gaismas viļņa garuma.
- Jā — virs robežas īsāks viļņa garums nozīmē augstāku fotona enerģiju, tāpēc izsviestajiem elektroniem ir vairāk kinētiskās enerģijas.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Viļņa garums λ (nm)
Ko tu mēri:
- Fotona enerģija E_γ (eV)
- Maksimālā kinētiskā enerģija K_max (eV)
Kā izpēte norit
- Atver fotoefekta robežas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Fotoelementa izejas darbs ir fiksēts 2.3 eV.
- Ieslēdz fotona enerģijas un maksimālās kinētiskās enerģijas rādījumus.
- Iestati gaismas viļņa garumu katram mēģinājumam un ieraksti izsviesto elektronu maksimālo kinētisko enerģiju.
Noteicošais vienādojums
Fotona enerģija — E = hc/λ
Fotona enerģija atkarīga tikai no tā viļņa garuma (vai frekvences): E = hc/λ = hf. Īsāks viļņa garums nozīmē augstākas enerģijas fotonus.
Fotoelektronu maksimālā kinētiskā enerģija — K_max = E − φ
Einšteina fotoefekta vienādojums: ienākošā fotona enerģija vispirms samaksā izejas darbu (enerģija, kas saista elektronu ar metālu), un kas paliek pāri, kļūst par izsviestā elektrona kinētisko enerģiju: K_max = E_γ − φ.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini E_γ = hc/λ ar h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, tad K_max = E_γ − φ ar φ = 2.3 eV. Salīdzini abus ar tabulu.
- Izskaidro, kāpēc K_max aug lineāri ar fotona enerģiju (un tāpēc ar 1/λ), kad tu esi virs robežas, ar slīpumu tieši 1 un y-krustpunktu −φ.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Klasiskā viļņu teorija prognozēja, ka pat blāva, zemas frekvences gaisma galu galā izsviestu elektronus, ja pagaidītu pietiekami ilgi vai paaugstinātu intensitāti. Izskaidro, kāpēc fotoefekta asā enerģijas robeža (neatkarīga no intensitātes) bija tik pārsteidzoša pirms Einšteina fotona skaidrojuma.
- Ja tu dubultotu gaismas intensitāti tajā pašā viļņa garumā, vai K_max mainītos? Kas mainītos tā vietā?
- 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
- Vairāk vai mazāk enerģijas?
- Pārvietojies uz zilo
- Fiksē kinētisko enerģiju
- Atver datus
- Izskaidro savus pierādījumus
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →