Fizyka współczesna
Próg fotoelektryczny
Dostrajaj λ i φ — fotoprąd ustaje poniżej częstotliwości progowej; odczytaj V_stop.
Próg fotoelektryczny — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Dostrajaj λ i φ — fotoprąd ustaje poniżej częstotliwości progowej; odczytaj V_stop. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Efekt fotoelektryczny
Dostrojenie λ i φ — fotoprąd ustaje poniżej częstotliwości progowej; odczytaj V_stop.
Równanie fotoelektryczne Einsteina K_max = hf − φ wiąże energię fotonu z energią kinetyczną wybitego elektronu. Poniżej częstotliwości progowej hf < φ żadne elektrony nie wychodzą niezależnie od intensywności — dowód, że światło jest skwantowane. Reguluj długość fali i pracę wyjścia, by znaleźć odcięcie.
- K_max = hf − φ
- Częstotliwość progowa
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Światło o różnych długościach fali pada na metal o pracy wyjścia 2.3 eV. Dopóki obie długości fali są powyżej progu, czy bardziej niebieski (krótszofalowy) foton wybija elektron z większą energią kinetyczną?
Prognozy do rozważenia
- Nie — energia kinetyczna zależy tylko od natężenia światła, nie od długości fali.
- To zależy od koloru metalu, nie od długości fali światła.
- Tak — powyżej progu krótsza fala znaczy wyższą energię fotonu, więc wybite elektrony mają więcej energii kinetycznej.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Długość fali λ (nm)
Co mierzysz:
- Energia fotonu E_γ (eV)
- Maks. energia kinetyczna K_max (eV)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset progu fotoelektrycznego i naciśnij Reset. Praca wyjścia fotoogniwa jest stała 2.3 eV.
- Włącz odczyty energii fotonu i maksymalnej energii kinetycznej.
- Ustaw długość fali światła dla każdej próby i zapisz maksymalną energię kinetyczną wybitych elektronów.
Równanie rządzące
Energia fotonu — E = hc/λ
Energia fotonu zależy tylko od jego długości fali (albo częstotliwości): E = hc/λ = hf. Krótsza fala to bardziej energetyczne fotony.
Maksymalna energia kinetyczna fotoelektronu — K_max = E − φ
Równanie fotoelektryczne Einsteina: energia padającego fotonu najpierw opłaca pracę wyjścia (energię wiążącą elektron z metalem), a reszta staje się energią kinetyczną wybitego elektronu: K_max = E_γ − φ.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz E_γ = hc/λ, używając h = 6.626×10⁻³⁴ J·s; c = 3×10⁸ m/s, a potem K_max = E_γ − φ przy φ = 2.3 eV. Porównaj obie wartości z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego K_max rośnie liniowo z energią fotonu (a więc z 1/λ) powyżej progu, o nachyleniu dokładnie 1 i przecięciu y równym −φ.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Klasyczna teoria falowa przewidywała, że nawet przygasłe, niskoczęstotliwościowe światło w końcu wybije elektrony, jeśli się poczeka albo podniesie natężenie. Wyjaśnij, dlaczego ostry próg energetyczny efektu fotoelektrycznego (niezależny od natężenia) był tak zaskakujący przed fotonowym wyjaśnieniem Einsteina.
- Gdybyś podwoił natężenie światła przy tej samej długości fali, czy K_max by się zmieniło? Co zmieniłoby się zamiast tego?
- 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
- Więcej czy mniej energii?
- Przesuń ku błękitowi
- Zarejestruj energię kinetyczną
- Otwórz dane
- Wyjaśnij swoje dowody
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →