Moderne natuurkunde
natriumfotocel
De ingestelde fotonen van 500 nm (2.48 eV) overtreffen 2.28 eV; fotonen van de natrium-D-lijn van 589 nm (~2.1 eV) zenden in dit model niet uit.
natriumfotocel — interactieve Moderne natuurkunde-simulatie. De ingestelde fotonen van 500 nm (2.48 eV) overtreffen 2.28 eV; fotonen van de natrium-D-lijn van 589 nm (~2.1 eV) zenden in dit model niet uit. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Fotocel I–V
500 nm (2.48 eV) zendt uit; 589 nm (~2.1 eV) niet.
Fotonen van de ingestelde 500 nm (2.48 eV) overstijgen 2.28 eV; fotonen van de natrium D-lijn bij 589 nm (~2.1 eV) zenden in dit model niet uit.
- φ voor natrium
- Gele lijn λ
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
De uittreearbeid van natrium is 2.28 eV, wat overeenkomt met een drempelgolflengte van ongeveer 544 nm (geelgroen licht). Zou rood licht (rond 650 nm) ooit foto-elektronen uit natrium stoten, hoe fel het ook is?
Voorspellingen om te wegen
- Ja, als het licht fel genoeg is.
- Het hangt af van hoe lang het licht schijnt.
- Nee — de fotonenergie van rood licht ligt onder de uittreearbeid van natrium, dus er worden geen elektronen uitgestoten, ongeacht de intensiteit.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Golflengte λ (nm)
Wat je meet:
- Fotonenergie E_γ (eV)
- Maximale kinetische energie K_max (eV)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling sodium-photocell en druk op Herstel. De uittreearbeid van natrium is 2.28 eV.
- Zet de aflezingen van fotonenergie en foto-emissiestatus aan.
- Stel voor elke meting de golflengte van het licht in en noteer de maximale kinetische energie (0 onder de drempel).
Leidende vergelijking
Drempelgedrag — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): onder de uittreearbeid worden geen foto-elektronen uitgezonden, ongeacht de intensiteit — een scherpe drempel die een puur klassiek (golf)beeld van licht niet kan verklaren.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting E_γ = hc/λ uit en daarna K_max = max(0, E_γ − φ) met φ = 2.28 eV. Vergelijk met de tabel — controleer dat de meting met de langste golflengte K_max = 0 geeft.
- De drempelgolflengte van natrium is λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Leg uit waarom elke langere golflengte (lagere fotonenergie) nooit een elektron uit natrium kan stoten, wat de intensiteit van het licht ook is.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Verschillende fotovoltaïsche materialen worden gekozen met uittreearbeiden die op het zonnespectrum zijn afgestemd. Leg uit waarom een materiaal met een TE HOGE uittreearbeid het grootste deel van het zichtbare zonlicht zou verspillen in plaats van het naar elektriciteit om te zetten.
- Dit experiment laat zien dat K_max afhangt van de golflengte (kleur), niet van de helderheid. Welke natuurkundige eigenschap van het licht verandert er WEL als je bij een vaste golflengte boven de drempel de helderheid verhoogt?
- 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
- Welkom bij Natrium-fotocel
- Selecteer de fotocel
- Druk op Start
- Arbeidsfunctie van natrium
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.