ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం
సోడియం ఫోటోసెల్
స్థిరపరచిన 500 nm ఫోటాన్లు (2.48 eV) 2.28 eV ను మించుతాయి; 589 nm సోడియం D-రేఖ ఫోటాన్లు (~2.1 eV) ఈ నమూనాలో ఉద్గారం చేయవు.
సోడియం ఫోటోసెల్ — ఇంటరాక్టివ్ ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. స్థిరపరచిన 500 nm ఫోటాన్లు (2.48 eV) 2.28 eV ను మించుతాయి; 589 nm సోడియం D-రేఖ ఫోటాన్లు (~2.1 eV) ఈ నమూనాలో ఉద్గారం చేయవు. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
ఫోటోసెల్ I–V
500 nm (2.48 eV) ఉద్గరిస్తుంది; 589 nm (~2.1 eV) ఉద్గరించదు.
స్థిరపరచిన 500 nm ఫోటాన్లు (2.48 eV) 2.28 eV ను మించుతాయి; 589 nm సోడియం D-రేఖ ఫోటాన్లు (~2.1 eV) ఈ నమూనాలో ఉద్గారం చేయవు.
- సోడియం φ
- పసుపు రేఖ λ
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
సోడియం కార్యఫలనం 2.28 eV, ఇది సుమారు 544 nm పరిమిత తరంగదైర్ఘ్యానికి (పసుపు-ఆకుపచ్చ కాంతి) సమానం. ఎంత ప్రకాశవంతమైనా ఎరుపు కాంతి (సుమారు 650 nm) సోడియం నుండి ఏ ఫోటో ఎలక్ట్రాన్లనైనా విరజిమ్మగలదా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- అవును, కాంతి తగినంత ప్రకాశవంతంగా ఉంటే.
- ఇది కాంతి ఎంతసేపు ప్రకాశిస్తుందన్న దానిపై ఆధారపడుతుంది.
- లేదు — ఎరుపు కాంతి ఫోటాన్ శక్తి సోడియం కార్యఫలనం కంటే తక్కువ, కాబట్టి తీవ్రత ఎంత ఉన్నా ఎలక్ట్రాన్లు విరజిమ్మబడవు.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- తరంగదైర్ఘ్యం λ (nm)
మీరు కొలిచేవి:
- ఫోటాన్ శక్తి E_γ (eV)
- గరిష్ఠ గతిజ శక్తి K_max (eV)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- sodium-photocell ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. సోడియం కార్యఫలనం 2.28 eV.
- ఫోటాన్-శక్తి, ఫోటో ఉద్గార-స్థితి రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సెట్ చేసి, గరిష్ఠ గతిజ శక్తిని నమోదు చేయండి (పరిమితికి కింద ఉంటే 0).
పాలక సమీకరణం
పరిమితి ప్రవర్తన — K_max = E − φ
K_max = max(0, E_γ − φ): కార్యఫలనానికి కింద, తీవ్రత ఎంత ఉన్నా ఫోటో ఎలక్ట్రాన్లు ఉద్గరించబడవు — సంపూర్ణంగా శాస్త్రీయ (తరంగ) కాంతి చిత్రం వివరించలేని సూక్ష్మ పరిమితి.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, E_γ = hc/λ లెక్కించి, ఆపై φ = 2.28 eV ఉపయోగించి K_max = max(0, E_γ − φ). పట్టికతో పోల్చండి — అత్యధిక-తరంగదైర్ఘ్య ప్రయత్నం K_max = 0 ఇస్తుందని నిర్ధారించండి.
- సోడియం పరిమిత తరంగదైర్ఘ్యం λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm. ఇందులో ఏదైనా పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యం (తక్కువ ఫోటాన్ శక్తి) కాంతి తీవ్రత ఏదైనా సోడియం నుండి ఎప్పుడూ ఎలక్ట్రాన్ను విరజిమ్మలేదెందుకో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- వేర్వేరు సౌర ఫోటోవోల్టాయిక్ పదార్థాలు సౌర వర్ణపటానికి సరిపోయే కార్యఫలనాలు కలిగి ఉండేలా ఎంపిక చేయబడతాయి. చాలా ఎక్కువ (HIGH) కార్యఫలనం గల పదార్థం సూర్యుని కనిపించే కాంతిలో ఎక్కువ భాగాన్ని విద్యుత్గా మార్చకుండా వృథా చేస్తుందో వివరించండి.
- ఈ ప్రయోగం K_max తరంగదైర్ఘ్యం (రంగు) పైనే ఆధారపడుతుందని, ప్రకాశంపై కాదని చూపుతుంది. పరిమితి పైన ఉన్న స్థిర తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ప్రకాశం పెంచినప్పుడు కాంతి యొక్క ఏ భౌతిక లక్షణం 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
- Sodium Photocell కు స్వాగతం
- ఫోటోసెల్ ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- సోడియం కార్యఫలనం
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.