Fizyka współczesna
Fotoogniwo sodowe
Skonfigurowane fotony 500 nm (2.48 eV) przekraczają 2.28 eV; fotony sodowej linii D 589 nm (~2.1 eV) nie emitują w tym modelu.
Fotoogniwo sodowe — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Skonfigurowane fotony 500 nm (2.48 eV) przekraczają 2.28 eV; fotony sodowej linii D 589 nm (~2.1 eV) nie emitują w tym modelu. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
I–V fotoogniwa
500 nm (2.48 eV) emituje; 589 nm (~2.1 eV) nie.
Skonfigurowane fotony 500 nm (2.48 eV) przekraczają 2.28 eV; fotony sodowej linii D 589 nm (~2.1 eV) nie emitują w tym modelu.
- φ dla sodu
- λ żółtej linii
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
Praca wyjścia sodu wynosi 2.28 eV, co odpowiada progowej długości fali około 544 nm (światło żółtozielone). Czy czerwone światło (około 650 nm) wybije z sodu jakiekolwiek fotoelektrony, niezależnie od jasności?
Prognozy do rozważenia
- Tak, jeśli światło jest wystarczająco jasne.
- To zależy od tego, jak długo światło świeci.
- Nie — energia fotonu czerwonego światła jest poniżej pracy wyjścia sodu, więc żadne elektrony nie są wybijane niezależnie od natężenia.
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 fotoogniwa sodowego i naciśnij Reset. Praca wyjścia sodu wynosi 2.28 eV.
- Włącz odczyty energii fotonu i statusu fotoemisji.
- Ustaw długość fali światła dla każdej próby i zapisz maksymalną energię kinetyczną (0 poniżej progu).
Równanie rządzące
Zachowanie progowe — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): poniżej pracy wyjścia fotoelektrony nie są emitowane przy jakiejkolwiek intensywności — ostry próg, którego czysto klasyczny (falowy) obraz światła wyjaśnić nie potrafi.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz E_γ = hc/λ, a potem K_max = max(0, E_γ − φ) przy φ = 2.28 eV. Porównaj z tabelą — potwierdź, że próba o najdłuższej fali daje K_max = 0.
- Długość fali progowa sodu to λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Wyjaśnij, dlaczego żadna dłuższa fala (mniej energetyczny foton) nie może nigdy wybić elektronu z sodu, jakakolwiek by nie była intensywność światła.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Różne materiały fotowoltaiczne dobiera się tak, by ich prace wyjścia pasowały do widma słonecznego. Wyjaśnij, dlaczego materiał o zbyt WYSOKIEJ pracy wyjścia zmarnowałby większość widzialnego światła słońca zamiast zamienić je na elektryczność.
- Ten eksperyment pokazuje, że K_max zależy od długości fali (koloru), nie jasności. Jaka właściwość fizyczna światła zmienia się przy zwiększeniu jasności przy stałej długości fali powyżej progu?
- 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
- Witamy w fotoogniwie sodowym
- Zaznacz fotoogniwo
- Naciśnij Play
- Praca wyjścia sodu
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →