Современная физика
Натриевый фотоэлемент
Настроенные фотоны 500 nm (2.48 eV) превышают 2.28 eV; фотоны натриевой D-линии 589 nm (~2.1 eV) в этой модели не испускают.
Натриевый фотоэлемент — интерактивная симуляция (Современная физика). Настроенные фотоны 500 nm (2.48 eV) превышают 2.28 eV; фотоны натриевой D-линии 589 nm (~2.1 eV) в этой модели не испускают. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
I–V фотоэлемента
500 nm (2.48 eV) испускает; 589 nm (~2.1 eV) — нет.
Настроенные фотоны 500 nm (2.48 eV) превышают 2.28 eV; фотоны натриевой D-линии 589 nm (~2.1 eV) в этой модели не испускают.
- φ для натрия
- Длина волны жёлтой линии
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Работа выхода натрия 2.28 eV, что отвечает граничной длине волны около 544 nm (жёлто-зелёный свет). Выбьет ли красный свет (около 650 nm) хоть какие-то фотоэлектроны из натрия, каким бы ярким он ни был?
Прогнозы для взвешивания
- Да, если свет достаточно яркий.
- Зависит от того, как долго светит свет.
- Нет — энергия фотонов красного света ниже работы выхода натрия, электроны не выбиваются независимо от интенсивности.
Роли переменных
Что вы задали:
- Длина волны λ (nm)
Что вы измеряете:
- Энергия фотона E_γ (eV)
- Максимальная КЭ K_max (eV)
Как идёт исследование
- Откройте пресет натриевого фотоэлемента и нажмите «Сброс». Работа выхода натрия 2.28 eV.
- Включите показания энергии фотона и статуса фотоиспускания.
- Задайте длину волны света для каждой пробы и запишите максимальную кинетическую энергию (0 ниже порога).
Определяющее уравнение
Пороговое поведение — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): ниже работы выхода фотоэлектроны не испускаются при любой интенсивности — резкий порог, который чисто классическая (волновая) картина света объяснить не может.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите E_γ = hc/λ, затем K_max = max(0, E_γ − φ) при φ = 2.28 эВ. Сравните с таблицей — убедитесь, что проба с самой длинной волной даёт K_max = 0.
- Пороговая длина волны натрия λ_threshold = hc/φ ≈ 544 нм. Объясните, почему никакая более длинная волна (менее энергичный фотон) не может выбить электрон из натрия, какова бы ни была интенсивность света.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Разные фотоэлектрические материалы выбирают с работами выхода, согласованными со спектром Солнца. Объясните, почему материал со слишком ВЫСОКОЙ работой выхода тратил бы впустую большую часть видимого света вместо преобразования в электричество.
- Этот эксперимент показывает, что K_max зависит от длины волны (цвета), а не яркости. А какое физическое свойство света меняется при повышении яркости на фиксированной длине волны выше порога?
- 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
- Добро пожаловать к натриевому фотоэлементу
- Выберите фотоэлемент
- Нажмите Play
- Работа выхода натрия
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →