ฟิสิกส์ยุคใหม่
ขีดเริ่มโฟโตอิเล็กทริก
ปรับ λ กับ φ — กระแสภาพไฟฟ้าหยุดใต้ความถี่ขีดเริ่ม อ่าน V_stop
ขีดเริ่มโฟโตอิเล็กทริก — การจำลองฟิสิกส์ยุคใหม่แบบโต้ตอบ ปรับ λ กับ φ — กระแสภาพไฟฟ้าหยุดใต้ความถี่ขีดเริ่ม อ่าน V_stop ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก
ปรับ λ และ φ — กระแสโฟโตหยุดต่ำกว่าความถี่ขีดเริ่ม อ่าน V_stop
สมการโฟโตอิเล็กทริกของไอน์สไตน์ K_max = hf − φ เชื่อมโยงพลังงานโฟตอนกับพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่หลุดออกมา ต่ำกว่าความถี่ขีดเริ่ม hf < φ จะไม่มีอิเล็กตรอนหลุดออกมาไม่ว่าความเข้มแสงจะเป็นเท่าใด—เป็นหลักฐานว่าแสงมีลักษณะเป็นควอนตัม ปรับความยาวคลื่นและฟังก์ชันงานเพื่อหาจุดตัด
- K_max = hf − φ
- ความถี่ขีดเริ่ม
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แสงความยาวคลื่นต่างกันตกใส่โลหะที่มีฟังก์ชันงาน 2.3 eV ตราบใดที่ทั้งสองความยาวคลื่นพ้นเกณฑ์ โฟตอนสีน้ำเงินกว่า (ความยาวคลื่นสั้นกว่า) จะดีดอิเล็กตรอนออกด้วยพลังงานจลน์มากกว่าหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ไม่ — พลังงานจลน์ขึ้นกับความเข้มแสงเท่านั้น ไม่ใช่ความยาวคลื่น
- ขึ้นกับสีของโลหะ ไม่ใช่ความยาวคลื่นของแสง
- ใช่ — เหนือเกณฑ์ ความยาวคลื่นสั้นกว่าหมายถึงพลังงานโฟตอนสูงกว่า อิเล็กตรอนที่ดีดออกจึงมีพลังงานจลน์มากกว่า
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ความยาวคลื่น λ (nm)
สิ่งที่คุณวัด:
- พลังงานโฟตอน E_γ (eV)
- พลังงานจลน์สูงสุด K_max (eV)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ photoelectric-threshold แล้วกดรีเซ็ต ฟังก์ชันงานของโฟโตเซลล์ตายตัวที่ 2.3 eV
- เปิดค่าแสดงพลังงานโฟตอนและพลังงานจลน์สูงสุด
- ตั้งความยาวคลื่นของแสงในแต่ละรอบแล้วบันทึกพลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอนที่ดีดออก
สมการควบคุม
พลังงานโฟตอน — E = hc/λ
พลังงานของโฟตอนขึ้นกับความยาวคลื่น (หรือความถี่) เท่านั้น: E = hc/λ = hf ความยาวคลื่นสั้นลงหมายถึงโฟตอนพลังงานสูงขึ้น
พลังงานจลน์สูงสุดของโฟโตอิเล็กตรอน — K_max = E − φ
สมการโฟโตอิเล็กทริกของไอน์สไตน์: พลังงานของโฟตอนที่ตกกระทบต้องจ่ายฟังก์ชันงานก่อน (พลังงานที่ยึดอิเล็กตรอนไว้กับโลหะ) แล้วส่วนที่เหลือจึงเป็นพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่หลุดออก: K_max = E_γ − φ
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ E_γ = hc/λ โดยใช้ h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s แล้วหา K_max = E_γ − φ โดยใช้ φ = 2.3 eV เทียบทั้งสองค่ากับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใด K_max จึงเพิ่มเชิงเส้นกับพลังงานโฟตอน (และจึงกับ 1/λ) เมื่อพ้นเกณฑ์ขึ้นไป ด้วยความชัน 1 พอดี และจุดตัด y เท่ากับ −φ
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ทฤษฎีคลื่นคลาสสิกทำนายว่าแสงหรี่ความถี่ต่ำแม้ต้องรอนานหรือเพิ่มความเข้ม ก็ควรดีดอิเล็กตรอนออกได้ในที่สุด อธิบายว่าเหตุในเกณฑ์พลังงานคมชัด (ไม่ขึ้นกับความเข้ม) ของปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกจึงน่าประหลาดใจก่อนคำอธิบายโฟตอนของไอน์สไตน์
- ถ้าเพิ่มความเข้มแสงเป็นสองเท่าที่ความยาวคลื่นเดิม K_max จะเปลี่ยนหรือไม่ แล้วอะไรจะเปลี่ยน
- 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
- พลังงานมากขึ้นหรือน้อยลง?
- เลื่อนไปทางน้ำเงิน
- บันทึกพลังงานจลน์
- เปิดดูข้อมูล
- อธิบายหลักฐานของคุณ
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ