Moderná fyzika
Fotoelektrický prah
Lad λ a φ — fotoprúd sa zastaví pod prahovou frekvenciou; prečítaj V_stop.
Fotoelektrický prah — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Lad λ a φ — fotoprúd sa zastaví pod prahovou frekvenciou; prečítaj V_stop. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Fotoelektrický jav
Ladenie λ a φ — fotoprúd sa zastaví pod hraničnou frekvenciou; prečítaj V_stop.
Einsteinova fotoelektrická rovnica K_max = hf − φ spája energiu fotónu s kinetickou energiou vyleteného elektrónu. Pod hraničnou frekvenciou hf < φ nevylieta žiadny elektrón bez ohľadu na intenzitu — dôkaz, že svetlo je kvantované. Uprav vlnovú dĺžku a výstupnú prácu na nájdenie prahu.
- K_max = hf − φ
- Hraničná frekvencia
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Svetlo rôznych vlnových dĺžok dopadá na kov s výstupnou prácou 2.3 eV. Pokým obe vlnové dĺžky sú nad prahom, vyletí modrejší (kratšiovlnový) fotón elektrón s väčšou kinetickou energiou?
Predikcie na zváženie
- Nie — kinetická energia závisí len na intenzite svetla, nie na vlnovej dĺžke.
- Závisí na farbe kovu, nie na vlnovej dĺžke svetla.
- Áno — nad prahom znamená kratšia vlnová dĺžka vyššiu energiu fotónu, takže vyletené elektróny majú viac kinetickej energie.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Vlnová dĺžka λ (nm)
Čo meriaš:
- Energia fotónu E_γ (eV)
- Maximálna kinetická energia K_max (eV)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu fotoelektrický prah a stlač Resetovať. Výstupná práca fotobunky je pevne 2.3 eV.
- Zapni odčítania energie fotónu a maximálnej kinetickej energie.
- Nastav vlnovú dĺžku svetla pre každý pokus a zaznamenaj maximálnu kinetickú energiu vyletených elektrónov.
Riadiaca rovnica
Energia fotónu — E = hc/λ
Energia fotónu závisí len na jeho vlnovej dĺžke (alebo frekvencii): E = hc/λ = hf. Kratšia vlnová dĺžka znamená vyššie energetické fotóny.
Maximálna kinetická energia fotoelektrónov — K_max = E − φ
Einsteinova fotoelektrická rovnica: energia prichádzajúceho fotónu najprv zaplatí výstupnú prácu (energiu viažucu elektrón s kovom) a čokoľvek zostane, stane sa kinetickou energiou vyleteného elektrónu: K_max = E_γ − φ.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj E_γ = hc/λ s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, potom K_max = E_γ − φ s φ = 2.3 eV. Porovnaj obe s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo K_max rastie lineárne s energiou fotónu (a teda s 1/λ), keď si nad prahom, so sklonom presne 1 a úsekom na os y −φ.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Klasická vlnová teória predikovala, že aj tlmené, nízkofrekvenčné svetlo by napokon vyletlo elektróny, keby si čakal dosť dlho alebo zvýšil intenzitu. Vysvetli, prečo ostrý energetický prah fotoelektrického javu (nezávislý na intenzite) bol tak prekvapujúci pred Einsteinovým vysvetlením fotónmi.
- Keby si zdvojnásobil intenzitu svetla pri tej istej vlnovej dĺžke, zmenilo by sa K_max? Čo by sa zmenilo namiesto toho?
- 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
- Viac alebo menej energie?
- Posuň sa k modrej
- Zachyť kinetickú energiu
- Otvor údaje
- Vysvetli svoje dôkazy
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →