Física moderna
Célula fotoelétrica de sódio
Os fótons configurados de 500 nm (2.48 eV) excedem 2.28 eV; fótons da linha D do sódio de 589 nm (~2.1 eV) não emitem neste modelo.
Célula fotoelétrica de sódio — simulação interativa de Física moderna. Os fótons configurados de 500 nm (2.48 eV) excedem 2.28 eV; fótons da linha D do sódio de 589 nm (~2.1 eV) não emitem neste modelo. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Curva I–V de célula fotoelétrica
500 nm (2.48 eV) emite; 589 nm (~2.1 eV) não.
Os fótons configurados de 500 nm (2.48 eV) excedem 2.28 eV; fótons da linha D do sódio de 589 nm (~2.1 eV) não emitem neste modelo.
- φ do sódio
- Linha amarela λ
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
A função de trabalho do sódio é 2.28 eV, correspondendo a um comprimento de onda limite em torno de 544 nm (luz verde-amarela). A luz vermelha (em torno de 650 nm) ejetaria algum fotoelétron do sódio, não importa quão brilhante ela seja?
Previsões para pesar
- Sim, se a luz for forte o suficiente.
- Depende de quanto tempo a luz brilha.
- Não – a energia do fóton da luz vermelha está abaixo da função de trabalho do sódio, então nenhum elétron é ejetado, independentemente da intensidade.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Comprimento de onda λ (nm)
O que você mede:
- Energia do fóton E_γ (eV)
- Energia cinética máxima K_max (eV)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição da fotocélula de sódio e pressione Redefinir. A função trabalho do sódio é 2.28 eV.
- Habilite as leituras de energia de fótons e status de fotoemissão.
- Defina o comprimento de onda da luz para cada tentativa e registre a energia cinética máxima (0 se estiver abaixo do limite).
Equação governante
Comportamento Limite — K_max = E − φ
K_max = max (0, E_γ - φ): abaixo da função de trabalho, nenhum fotoelétron é emitido, independentemente da intensidade - um limiar nítido que uma imagem de luz puramente clássica (onda) não pode explicar.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule E_γ = hc/λ, então K_max = max(0, E_γ − φ) usando φ = 2.28 eV. Compare com a tabela - confirme se o teste de comprimento de onda mais longo fornece K_max = 0.
- O comprimento de onda limite do sódio é λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Explique por que qualquer comprimento de onda maior que esse (menor energia do fóton) nunca pode ejetar um elétron do sódio, não importa a intensidade da luz.
Onde isso aparece além do laboratório
- Diferentes materiais fotovoltaicos são escolhidos para ter funções de trabalho adequadas ao espectro solar. Explique por que um material com uma função de trabalho muito ALTA desperdiçaria a maior parte da luz visível do sol em vez de convertê-la em eletricidade.
- Este experimento mostra que K_max depende do comprimento de onda (cor), não do brilho. Que propriedade física da luz muda se você aumentar o brilho em um comprimento de onda fixo acima do limite?
- 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
- Bem-vindo à célula fotoelétrica de sódio
- Selecione a célula fotoelétrica
- Pressione Reproduzir
- Função de trabalho do sódio
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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