Modern fysik
natriumfotocell
Konfigurerade 500 nm-fotoner (2.48 eV) överstiger 2.28 eV; 589 nm-fotoner från natriums D-linje (~2.1 eV) emitterar inte i den här modellen.
natriumfotocell — interaktiv Modern fysik-simulering. Konfigurerade 500 nm-fotoner (2.48 eV) överstiger 2.28 eV; 589 nm-fotoner från natriums D-linje (~2.1 eV) emitterar inte i den här modellen. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Fotocell I–V
500 nm (2.48 eV) ger emission; 589 nm (~2.1 eV) gör det inte.
De inställda 500 nm-fotonerna (2.48 eV) överstiger 2.28 eV; 589 nm-fotoner från natriums D-linje (~2.1 eV) ger ingen emission i denna modell.
- φ för natrium
- Gul linje λ
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
Natriums utträdesarbete är 2.28 eV, motsvarande en tröskelvåglängd runt 544 nm (gulgrönt ljus). Skulle rött ljus (runt 650 nm) slunga ut fotoelektroner från natrium, oavsett hur starkt det är?
Förutsägelser att väga
- Ja, om ljuset är tillräckligt starkt.
- Det beror på hur länge ljuset lyser.
- Nej — rött ljus fotonenergi ligger under natriums utträdesarbete, så inga elektroner slungas ut oavsett intensitet.
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 Natriumfotocell och tryck på Återställ. Natriums utträdesarbete är 2.28 eV.
- Aktivera avläsningarna av fotonenergi och fotoemissionsstatus.
- Ställ in ljusets våglängd för varje försök och notera den maximala rörelseenergin (0 om under tröskeln).
Styrande ekvation
Tröskelförlopp — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): under utträdesarbetet emitteras inga fotoelektroner oavsett intensitet — en skarp tröskel som en rent klassisk (vågbaserad) bild av ljuset inte kan förklara.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök E_γ = hc/λ, sedan K_max = max(0, E_γ − φ) med φ = 2.28 eV. Jämför med tabellen — bekräfta att försöket med längst våglängd ger K_max = 0.
- Natriums tröskelvåglängd är λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. Förklara varför varje våglängd som är längre än denna (lägre fotonenergi) aldrig kan slunga ut en elektron från natrium, oavsett ljusets intensitet.
Var det här syns utanför labbet
- Olika fotovoltaiska material väljs ut för att ha utträdesarbeten anpassade till solspektrum. Förklara varför ett material med alltför HÖGT utträdesarbete skulle slösa bort det mesta av solens synliga ljus i stället för att omvandla det till elektricitet.
- Detta experiment visar att K_max beror av våglängden (färgen), inte ljusstyrkan. Vilken fysikalisk egenskap hos ljuset ÄNDRAS om du ökar ljusstyrkan vid en fast våglängd över tröskeln?
- 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
- Välkommen till Natriumfotocellen
- Välj fotocellen
- Tryck på Spela
- Utträdesarbete för natrium
- Öppna panelen Egenskaper
- Du klarade det!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.