Modern fysik
fotoelektrisk tröskel
Justera λ och φ — fototidströmmen upphör under tröskelfrekvensen; läs av V_stop.
fotoelektrisk tröskel — interaktiv Modern fysik-simulering. Justera λ och φ — fototidströmmen upphör under tröskelfrekvensen; läs av V_stop. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
fotoelektrisk effekt
Justera λ och φ — fotoströmmen upphör under tröskelfrekvensen; läs av V_stop.
Einsteins fotoelektriska ekvation K_max = hf − φ kopplar fotonenergin till den utslungade elektronens rörelseenergi. Under tröskelfrekvensen, hf < φ, lämnar inga elektroner metallen oavsett intensitet — bevis på att ljuset är kvantiserat. Justera våglängden och utträdesarbetet för att finna gränsen.
- K_max = hf − φ
- Tröskelfrekvens
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Ljus med olika våglängder träffar en metall med utträdesarbetet 2.3 eV. Så länge båda våglängderna ligger över tröskeln, slungar då en blåare (kortvågigare) foton ut en elektron med högre rörelseenergi?
Förutsägelser att väga
- Nej — rörelseenergin beror bara av ljusets intensitet, inte våglängden.
- Det beror på metallens färg, inte ljusets våglängd.
- Ja — över tröskeln betyder kortare våglängd högre fotonenergi, så utslungade elektroner får högre rörelseenergi.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Våglängd λ (nm)
Det du mäter:
- Fotonenergi E_γ (eV)
- Maximal kinetisk energi K_max (eV)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Fotoelektrisk tröskel och tryck på Återställ. Fotocellens utträdesarbete är fast på 2.3 eV.
- Aktivera avläsningarna av fotonenergi och maximal rörelseenergi.
- Ställ in ljusets våglängd för varje försök och notera den maximala rörelseenergin hos utslungade elektroner.
Styrande ekvation
Fotonenergi — E = hc/λ
En fotons energi beror bara av dess våglängd (eller frekvens): E = hc/λ = hf. Kortare våglängd betyder fotoner med högre energi.
Maximal kinetisk energi för fotoelektroner — K_max = E − φ
Einsteins fotoelektriska ekvation: en inkommande fotons energi betalar först utträdesarbetet (energin som binder en elektron till metallen), och det som blir över blir den utslungade elektronens rörelseenergi: K_max = E_γ − φ.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök E_γ = hc/λ med h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, sedan K_max = E_γ − φ med φ = 2.3 eV. Jämför båda med tabellen.
- Förklara varför K_max växer linjärt med fotonenergin (och därmed med 1/λ) när du är över tröskeln, med lutningen exakt 1 och skärningen i y vid −φ.
Var det här syns utanför labbet
- Klassisk vågteori förutsade att även svagt, lågfrekvent ljus så småningom skulle slunga ut elektroner om man väntade tillräckligt länge eller vevade upp intensiteten. Förklara varför den fotoelektriska effektens skarpa energitröskel (oberoende av intensitet) var så förvånande före Einsteins fotonförklaring.
- Om du fördubblade ljusets intensitet vid samma våglängd, skulle K_max ändras? Vad skulle ändras i stället?
- 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
- Mer eller mindre energi?
- Skifta mot blått
- Fånga rörelseenergin
- Öppna data
- Förklara utifrån dina bevis
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.