Moderná fyzika
Sodíková fotobunka
Nastavené fotóny 500 nm (2.48 eV) prevyšujú 2.28 eV; fotóny sodíkovej D-linky 589 nm (~2.1 eV) v tomto modeli neemitujú.
Sodíková fotobunka — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Nastavené fotóny 500 nm (2.48 eV) prevyšujú 2.28 eV; fotóny sodíkovej D-linky 589 nm (~2.1 eV) v tomto modeli neemitujú. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
I–V fotobunky
500 nm (2.48 eV) emituje; 589 nm (~2.1 eV) nie.
Nastavené fotóny 500 nm (2.48 eV) prevyšujú 2.28 eV; fotóny sodíkovej čiary D 589 nm (~2.1 eV) v tomto modeli neemitujú.
- φ pre sodík
- Žltá čiara λ
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
Výstupná práca sodíka je 2.28 eV, zodpovedajúc prahovej vlnovej dĺžke okolo 544 nm (žlto-zelené svetlo). Vyletí červené svetlo (okolo 650 nm) nejaké fotoelektróny zo sodíka, nezávisle na tom, aké jasné je?
Predikcie na zváženie
- Áno, ak je svetlo dosť jasné.
- Závisí na tom, ako dlho svetlo svieti.
- Nie — energia fotónu červeného svetla je pod výstupnou prácou sodíka, takže žiadne elektróny nie sú vyletené bez ohľadu na intenzitu.
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 sodíková fotobunka a stlač Resetovať. Výstupná práca sodíka je 2.28 eV.
- Zapni odčítania energie fotónu a stavu fotoemisie.
- Nastav vlnovú dĺžku svetla pre každý pokus a zaznamenaj maximálnu kinetickú energiu (0, ak pod prahom).
Riadiaca rovnica
Správanie pri prahu — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): pod výstupnou prácou nie sú žiadne fotoelektróny emitované bez ohľadu na intenzitu — ostrý prah, ktorý čisto klasická (vlnová) predstava svetla nevie vysvetliť.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj E_γ = hc/λ, potom K_max = max(0, E_γ − φ) s φ = 2.28 eV. Porovnaj s tabuľkou — potvrď, že pokus s najdlhšou vlnovou dĺžkou dáva K_max = 0.
- Prahová vlnová dĺžka sodíka je λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Vysvetli, prečo akákoľvek dlhšia vlnová dĺžka (nižšia energia fotónu) nemôže nikdy vyletieť elektrón zo sodíka bez ohľadu na intenzitu svetla.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Rôzne fotovoltické materiály sú volené tak, aby mali výstupné práce zodpovedajúce solárnemu spektru. Vysvetli, prečo materiál s príliš VYSOKOU výstupnou prácou by premárnil väčšinu viditeľného svetla Slnka namiesto premeny na elektrinu.
- Tento experiment ukazuje, že K_max závisí na vlnovej dĺžke (farbe), nie jase. Aká fyzikálna vlastnosť svetla SA mení, ak zvýšiš jas pri pevnej vlnovej dĺžke nad prahom?
- 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
- Vitaj pri sodíkovej fotobunke
- Vyber fotobunku
- Stlač Prehrať
- Výstupná práca sodíka
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →