Fiżika Moderna

Ċellula fotoelettrika tas-sodju

Il-fotoni ta’ 500 nm konfigurati (2.48 eV) jaqbżu 2.28 eV; il-fotoni tal-linja D tas-sodju ta’ 589 nm (~2.1 eV) ma joħorġux f’dan il-mudell.

Ċellula fotoelettrika tas-sodju — simulazzjoni interattiva ta’ Fiżika Moderna. Il-fotoni ta’ 500 nm konfigurati (2.48 eV) jaqbżu 2.28 eV; il-fotoni tal-linja D tas-sodju ta’ 589 nm (~2.1 eV) ma joħorġux f’dan il-mudell. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

I–V ta’ Ċellula Fotoelettrika

500 nm (2.48 eV) joħroġ; 589 nm (~2.1 eV) ma joħroġx.

Il-fotoni ta’ 500 nm konfigurati (2.48 eV) jaqbżu 2.28 eV; il-fotoni tal-linja D tas-sodju ta’ 589 nm (~2.1 eV) ma joħorġux f’dan il-mudell.

• φ għas-sodju
• Linja safra λ

Sommarju ta’ investigazzjoni

Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab

Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.

Mistoqsija ta’ tmexxija

Il-funzjoni ta’ ħidma tas-sodju hi 2.28 eV, li tikkorrispondi għal tul ta’ mewġa ta’ sogra madwar 544 nm (dawl isfar-aħdar). Id-dawl aħmar (madwar 650 nm) joħroġ xi fotoelettroni mis-sodju, kwalunkwe jkun is-sħaħ?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• Iva, jekk id-dawl jkun is-sħiħ biżżejjed.
• Tiddependi kemm idum id-dawl jixgħel.
• Le — l-enerġija tal-foton tad-dawl aħmar hi taħt il-funzjoni ta’ ħidma tas-sodju, għalhekk l-ebda elettron ma jiġi maqtugħ kwalunkwe tkun l-intensità.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Tul ta’ mewġa λ (nm)

X’tkejjel:

• Enerġija ta’ Foton E_γ (eV)
• Enerġija ċinetika massima K_max (eV)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ sodium-photocell u agħfas Reset. Il-funzjoni ta’ ħidma tas-sodju hi 2.28 eV.
2. Attiva l-qarijiet ta’ enerġija tal-foton u status ta’ fotoemissjoni.
3. Issettja t-tul ta’ mewġa tad-dawl għal kull prova u irrekordja l-enerġija ċinetika massima (0 jekk taħt is-sogra).

l-ekwazzjoni li tiggwida

L-Imġiba tas-Sogra — K_max = E − φ

K_max = max(0, E_γ − φ): taħt il-funzjoni ta’ ħidma, l-ebda fotoelettron ma jiġi emess kwalunkwe tkun l-intensità — sogra tqila li pittura purament klassika (ta’ mewġ) tad-dawl ma tistax tispjegaha.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Għal prova waħda, ikkalkula E_γ = hc/λ, imbagħad K_max = max(0, E_γ − φ) bl-użu ta’ φ = 2.28 eV. Qabbel mat-tabella — ikkonferma li l-prova bl-itwal tul ta’ mewġa tagħti K_max = 0.
• It-tul ta’ mewġa ta’ sogra tas-sodju hu λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Ispjega għalfejn kwalunkwe tul ta’ mewġa itwal minn dan (enerġija ta’ foton inqas) qatt ma jista’ joħroġ elettron mis-sodju, kwalunkwe tkun l-intensità tad-dawl.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• Materjali fotovoltajiċi differenti huma magħżula biex jkollhom funzjonijiet ta’ ħidma mqabbla mas-spektru solari. Ispjega għalfejn materjal b’funzjoni ta’ ħidma GĦOLJA ħafna jitlef ħafna mid-dawl viżibbli tax-xemx minflok jikkonvertih f’elettriku.
• Dan l-esperiment jurik li K_max jiddependi mit-tul ta’ mewġa (kulur), mhux mid-dawl. Liema proprjetà fiżika tad-dawl TIBDIL jekk tiżdied id-dawl f’tul ta’ mewġa fissa fuq is-sogra?

• 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. Merħba għal Ċellula tas-Sodju
2. Agħżel iċ-ċellula fotoelettrika
3. Agħfas Riproduċi
4. funzjoni ta’ ħidma tas-sodju
5. Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
6. Għamirtha!

Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.

Iftaħ Lab Interattiv →

Niżżel il-folja →

L-Effett Fotoelettriku