Moderne fysikk
Natriumfotocelle
De valgte 500 nm-fotonene (2,48 eV) overstiger 2,28 eV; 589 nm-fotoner fra natriums D-linje (~2,1 eV) sender ikke ut elektroner i denne modellen.
Natriumfotocelle — interaktiv Moderne fysikk-simulering. De valgte 500 nm-fotonene (2,48 eV) overstiger 2,28 eV; 589 nm-fotoner fra natriums D-linje (~2,1 eV) sender ikke ut elektroner i denne modellen. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Fotocelle I–V
500 nm (2,48 eV) lose ut; 589 nm (~2,1 eV) gjør ikke det.
De valgte 500 nm-fotonene (2,48 eV) overstiger 2,28 eV; 589 nm-fotoner fra natriums D-linje (~2,1 eV) sender ikke ut elektroner i denne modellen.
- φ for natrium
- Gul linje λ
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
Natriums arbeidsfunksjon er 2,28 eV, som tilsvarer en terskelbølgelengde rundt 544 nm (gulgrønt lys). Ville rødt lys (rundt 650 nm) lose ut noen fotoelektroner fra natrium, uansett hvor lyst det er?
Prediksjoner å veie
- Ja, hvis lyset er lyst nok.
- Det avhenger av hvor lenge lyset skinner.
- Nei — rødt lyss fotonenergi er under natriums arbeidsfunksjon, så ingen elektroner loses uansett intensitet.
Variabelroller
Hva du setter:
- Bølgelengde λ (nm)
Hva du måler:
- Fotonenergi E_γ (eV)
- Maks kinetisk energi K_max (eV)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne natriumfotocelle-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Natriums arbeidsfunksjon er 2,28 eV.
- Aktiver fotonenergi- og fotoemisjonsstatus-avlesningene.
- Sett lysets bølgelengde for hvert forsøk og registrer den maksimale kinetiske energien (0 hvis under terskelen).
Styrende likning
Terskeloppførsel — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): under arbeidsfunksjonen lose ingen fotoelektroner ut uansett intensitet — en skarp terskel som et rent klassisk (bølge) bilde av lys ikke kan forklare.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn E_γ = hc/λ, deretter K_max = max(0, E_γ − φ) med φ = 2,28 eV. Sammenlign med tabellen — bekreft at forsøket med lengst bølgelengde gir K_max = 0.
- Natriums terskelbølgelengde er λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Forklar hvorfor enhver bølgelengde lengre enn denne (lavere fotonenergi) aldri kan lose ut et elektron fra natrium, uansett lysets intensitet.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Forskjellige fotovoltaiske materialer velges for å ha arbeidsfunksjoner tilpasset solspekteret. Forklar hvorfor et materiale med for HØY arbeidsfunksjon ville sløse med mesteparten av solens synlige lys i stedet for å omforme det til elektrisitet.
- Dette eksperimentet viser at K_max avhenger av bølgelengden (fargen), ikke lysstyrken. Hvilken fysisk egenskap ved lyset ENDRER seg hvis du øker lysstyrken ved en fast bølgelengde over terskelen?
- 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
- Velkommen til Natriumfotocelle
- Velg fotocellen
- Trykk Spill av
- Natriums arbeidsfunksjon
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.