Moderna fizika
Fotoelektrični prag
Uglaši λ in φ — fototok se ustavi pod pragovno frekvenco; odčitaj V_stop.
Fotoelektrični prag — interaktivna simulacija Moderna fizika. Uglaši λ in φ — fototok se ustavi pod pragovno frekvenco; odčitaj V_stop. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Fotoelektrični pojav
Uglaši λ in φ — fototok se ustavi pod pragovno frekvenco; odčitaj V_stop.
Einsteinova fotoelektrična enačba K_max = hf − φ povezuje energijo fotona s kinetično energijo izvrženega elektrona. Pod pragovno frekvenco hf < φ noben elektron ne odide ne glede na jakost — dokaz, da je svetloba kvantizirana. Prilagodi valovno dolžino in izstopno delo, da poiščeš mejno vrednost.
- K_max = hf − φ
- Pragovna frekvenca
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Svetloba različnih valovnih dolžin zadene kovino z izstopnim delom 2,3 eV. Dokler sta obe valovni dolžini nad pragom, ali bolj moder (krajševalovni) foton izvrže elektron z večjo kinetično energijo?
Predvidevanja za pretehtanje
- Ne — kinetična energija je odvisna samo od jakosti svetlobe, ne valovne dolžine.
- Odvisno je od barve kovine, ne valovne dolžine svetlobe.
- Da — nad pragom kraša valovna dolžina pomeni višjo energijo fotona, zato imajo izvrženi elektroni več kinetične energije.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Valovna dolžina λ (nm)
Kaj izmeriš:
- Energija fotona E_γ (eV)
- Največja kinetična energija K_max (eV)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev photoelectric-threshold in pritisni Ponastavi. Izstopno delo fotocelice je fiksno 2,3 eV.
- Omogoči odčitka energije fotona in največje kinetične energije.
- Nastavi valovno dolžino svetlobe za vsak poskus in zabeleži največjo kinetično energijo izvrženih elektronov.
Vodilna enačba
Energija fotona — E = hc/λ
Energija fotona je odvisna samo od njegove valovne dolžine (ali frekvence): E = hc/λ = hf. Krajša valovna dolžina pomeni bolj energične fotone.
Največja kinetična energija fotoelektronov — K_max = E − φ
Einsteinova fotoelektrična enačba: energija prihajajočega fotona najprej plača izstopno delo (energija, ki veže elektron na kovino), kar ostane, pa postane kinetična energija izvrženega elektrona: K_max = E_γ − φ.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj E_γ = hc/λ s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, nato K_max = E_γ − φ s φ = 2.3 eV. Primerjaj oba s tabelo.
- Razloži, zakaj K_max linearno raste z energijo fotona (in torej z 1/λ), ko si nad pragom, z naklonom točno 1 in presečiščem y pri −φ.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Klasična valovna teorija je napovedovala, da bi celo šibka, nizkofrekvenčna svetloba sčasoma izvrgla elektrone, če bi dovolj dolgo čakal ali povečal jakost. Razloži, zakaj je bil oster energijski prag fotoelektričnega pojava (neodvisen od jakosti) tako presenetljiv pred Einsteinovo fotonsko razlago.
- Če bi podvojil jakost svetlobe pri isti valovni dolžini, ali bi se K_max spremenil? Kaj bi se namesto tega spremenilo?
- 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
- Več ali manj energije?
- Zamakni proti modri
- Zajemi kinetično energijo
- Odpri podatke
- Razloži svoje dokaze
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →