ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం
కాంతి విద్యుత్ పరిమితి
λ, φ సర్దుబాటు చేయండి — పరిమిత పౌనఃపున్యం కంటే తక్కువకు ఫోటో ప్రవాహం ఆగిపోతుంది; V_stop చదవండి.
కాంతి విద్యుత్ పరిమితి — ఇంటరాక్టివ్ ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. λ, φ సర్దుబాటు చేయండి — పరిమిత పౌనఃపున్యం కంటే తక్కువకు ఫోటో ప్రవాహం ఆగిపోతుంది; V_stop చదవండి. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
కాంతి విద్యుత్ ప్రభావం
λ, φ సర్దుబాటు చేయండి — పరిమిత పౌనఃపున్యం కంటే తక్కువకు ఫోటో ప్రవాహం ఆగిపోతుంది; V_stop చదవండి.
ఐన్స్టీన్ కాంతి విద్యుత్ సమీకరణం K_max = hf − φ ఫోటాన్ శక్తిని బయటకు విరజిమ్మిన ఎలక్ట్రాన్ గతిజ శక్తితో కలుపుతుంది. పరిమిత పౌనఃపున్యం కంటే తక్కువగా hf < φ అయితే, తీవ్రత ఎంత ఉన్నా ఎలక్ట్రాన్లు బయటకు రావు — కాంతి క్వాంటీకరించబడిందని నిరూపణ. కోతను కనుగొనడానికి తరంగదైర్ఘ్యం, కార్యఫలనాన్ని సర్దుబాటు చేయండి.
- K_max = hf − φ
- పరిమిత పౌనఃపున్యం
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
2.3 eV కార్యఫలనం గల లోహంపై వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాల కాంతి పడుతోంది. రెండు తరంగదైర్ఘ్యాలు ఎలక్ట్రాన్లను విరజిమ్మగలిగేంత చిన్నవిగా ఉన్నంత కాలం (వాటి ఫోటాన్ శక్తి పరిమితి శక్తికి పైన ఉన్నంత కాలం), మరింత నీలం (తక్కువ-తరంగదైర్ఘ్య) ఫోటాన్ ఎలక్ట్రాన్ను ఎక్కువ గతిజ శక్తితో విరజిమ్ముతుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- లేదు — గతిజ శక్తి తరంగదైర్ఘ్యంపై కాదు, కాంతి తీవ్రతపైనే ఆధారపడుతుంది.
- ఇది కాంతి తరంగదైర్ఘ్యంపై కాదు, లోహపు రంగుపై ఆధారపడుతుంది.
- అవును — పరిమితి పైన, తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం అంటే ఎక్కువ ఫోటాన్ శక్తి, కాబట్టి విరజిమ్మబడిన ఎలక్ట్రాన్లు ఎక్కువ గతిజ శక్తిని కలిగి ఉంటాయి.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- తరంగదైర్ఘ్యం λ (nm)
మీరు కొలిచేవి:
- ఫోటాన్ శక్తి E_γ (eV)
- గరిష్ఠ గతిజ శక్తి K_max (eV)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- photoelectric-threshold ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఫోటోసెల్ కార్యఫలనం 2.3 eV వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
- ఫోటాన్-శక్తి, గరిష్ఠ-గతిజ-శక్తి రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సెట్ చేసి, విరజిమ్మబడిన ఎలక్ట్రాన్ల గరిష్ఠ గతిజ శక్తిని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
ఫోటాన్ శక్తి — E = hc/λ
ఫోటాన్ శక్తి దాని తరంగదైర్ఘ్యం (లేదా పౌనఃపున్యం) పైనే ఆధారపడుతుంది: E = hc/λ = hf. తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం అంటే ఎక్కువ-శక్తి ఫోటాన్లు.
గరిష్ఠ ఫోటో ఎలక్ట్రాన్ గతిజ శక్తి — K_max = E − φ
ఐన్స్టీన్ కాంతి విద్యుత్ సమీకరణం: వచ్చే ఫోటాన్ శక్తి మొదట కార్యఫలనాన్ని (ఎలక్ట్రాన్ను లోహానికి బంధించే శక్తి) చెల్లిస్తుంది, మిగిలినదంతా విరజిమ్మబడిన ఎలక్ట్రాన్ గతిజ శక్తి అవుతుంది: K_max = E_γ − φ.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 2.998×10⁸ m/s ఉపయోగించి E_γ = hc/λ లెక్కించి, ఆపై φ = 2.3 eV ఉపయోగించి K_max = E_γ − φ. రెండింటినీ పట్టికతో పోల్చండి.
- పరిమితి పైకి వెళ్ళాక, K_max ఫోటాన్ శక్తితో (అందువల్ల 1/λ తో) రేఖీయంగా ఎందుకు పెరుగుతుందో వివరించండి — hc వాలుతో (λ nm లో ఉన్నప్పుడు ≈1240 eV·nm), y-ఖండం −φ తో.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- శాస్త్రీయ తరంగ సిద్ధాంతం ప్రకారం ఎంత మసకగా, తక్కువ-పౌనఃపున్య కాంతయినా సరిపోయినంత సేపు వేచి ఉండినా లేదా తీవ్రత పెంచినా చివరికి ఎలక్ట్రాన్లను విరజిమ్మగలదని అంచనా వేసింది. ఐన్స్టీన్ ఫోటాన్ వివరణ రాకముందు కాంతి విద్యుత్ ప్రభావపు సూక్ష్మమైన శక్తి పరిమితి (తీవ్రతతో సంబంధం లేనిది) ఎందుకు అంత ఆశ్చర్యకరమైందో వివరించండి.
- అదే తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద కాంతి తీవ్రతను రెట్టింపు చేస్తే, K_max మారుతుందా? బదులుగా ఏమి మారుతుంది?
- 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
- ఎక్కువా తక్కువా శక్తి?
- నీలం వైపు మళ్లండి
- గతిజ శక్తిని క్యాప్చర్ చేయండి
- డేటా తెరవండి
- మీ సాక్ష్యాన్ని వివరించండి
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.