Modernā fizika

Nātrija fotoelements

Iestatītie 500 nm fotoni (2.48 eV) pārsniedz 2.28 eV; 589 nm nātrija D-līnijas fotoni (~2.1 eV) šajā modelī emisiju neizraisa.

Nātrija fotoelements — interaktīva Modernā fizika simulācija. Iestatītie 500 nm fotoni (2.48 eV) pārsniedz 2.28 eV; 589 nm nātrija D-līnijas fotoni (~2.1 eV) šajā modelī emisiju neizraisa. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Fotoelementa I–V

500 nm (2.48 eV) izraisa emisiju; 589 nm (~2.1 eV) ne.

Iestatītie 500 nm fotoni (2.48 eV) pārsniedz 2.28 eV; 589 nm nātrija D-līnijas fotoni (~2.1 eV) šajā modelī emisiju neizraisa.

• φ nātrijam
• Dzeltenās līnijas λ

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

Nātrija izejas darbs ir 2.28 eV, atbilstoši robežas viļņa garumam ap 544 nm (dzeltenzaļa gaisma). Vai sarkanā gaisma (ap 650 nm) izsviestu jebkādus fotoelektronu no nātrija, neatkarīgi no tā, cik spilgta tā ir?

Prognozes, ko svērt

• Jā, ja gaisma ir pietiekami spilgta.
• Tas atkarīgs no tā, cik ilgi gaisma spīd.
• Nē — sarkanās gaismas fotona enerģija ir zem nātrija izejas darba, tāpēc neviens elektrons netiek izsviests neatkarīgi no intensitātes.

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

1. Atver nātrija fotoelementa eksperimentu un nospied Atiestatīt. Nātrija izejas darbs ir 2.28 eV.
2. Ieslēdz fotona enerģijas un fotoemisijas statusa rādījumus.
3. Iestati gaismas viļņa garumu katram mēģinājumam un ieraksti maksimālo kinētisko enerģiju (0, ja zem robežas).

Noteicošais vienādojums

Robežas uzvedība — K_max = E − φ

K_max = max(0, E_γ − φ): zem izejas darba neviens fotoelektrons netiek izstarots neatkarīgi no intensitātes — asa robeža, ko tīri klasiska (viļņu) gaismas aina nevar izskaidrot.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini E_γ = hc/λ, tad K_max = max(0, E_γ − φ) ar φ = 2.28 eV. Salīdzini ar tabulu — apstiprini, ka garākā viļņa garuma mēģinājums dod K_max = 0.
• Nātrija robežas viļņa garums ir λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Izskaidro, kāpēc jebkurš garāks viļņa garums (zemāka fotona enerģija) nekad nevar izsviest elektronu no nātrija, neatkarīgi no gaismas intensitātes.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Dažādi fotolvoltiskie materiāli tiek izvēlēti ar izejas darbiem, saskaņotiem ar saules spektru. Izskaidro, kāpēc materiāls ar pārāk AUGSTU izejas darbu izšķiestu lielāko daļu no saules redzamās gaismas, nevis pārvēršot to elektrībā.
• Šis eksperiments rāda, ka K_max atkarīgs no viļņa garuma (krāsas), nevis spilgtuma. Kāda gaismas fizikālā īpašība TOMĒR mainās, ja tu palielini spilgtumu pie fiksēta viļņa garuma virs robežas?

• 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

1. Sveicināts nātrija fotoelementa eksperimentā
2. Atlasīts fotoelementu
3. Nospied „Atskaņot”
4. Nātrija izejas darbs
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Fotoefekts