Modern Fizik
Fotoelektrik eşiği
λ ve φ'yi ayarlayın — eşik frekansının altında fotoakım durur; V_stop'u okuyun.
Fotoelektrik eşiği — etkileşimli Modern Fizik simülasyonu. λ ve φ'yi ayarlayın — eşik frekansının altında fotoakım durur; V_stop'u okuyun. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Fotoelektrik etki
λ ve φ'yi ayarlayın — fotoakım eşik frekansın altında durur; V_stop'u okuyun.
Einstein'ın fotoelektrik denklemi K_max = hf − φ, foton enerjisini kopan elektronun kinetik enerjisine bağlar. Eşik frekansı hf < φ'nin altında, yoğunluktan bağımsız olarak hiçbir elektron ayrılmaz — bu ışığın kuantize olduğunun kanıtıdır. Kesme noktasını bulmak için dalga boyunu ve iş fonksiyonunu ayarlayın.
- K_max = hf − φ
- Eşik frekans
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
Farklı dalga boylarındaki ışık, iş fonksiyonu 2,3 eV olan bir metale çarpıyor. Her iki dalga boyu da eşiğin üzerinde olduğu sürece, daha mavi (daha kısa dalga boylu) bir foton, daha fazla kinetik enerjiye sahip bir elektronu fırlatır mı?
Tartılacak tahminler
- Hayır — kinetik enerji dalga boyuna değil yalnızca ışık yoğunluğuna bağlıdır.
- Işığın dalga boyuna değil, metalin rengine bağlıdır.
- Evet - eşiğin üzerinde, daha kısa dalga boyu daha yüksek foton enerjisi anlamına gelir, dolayısıyla fırlatılan elektronlar daha fazla kinetik enerjiye sahiptir.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Dalga boyu λ (nm)
Ölçtüğünüz şey:
- Foton enerjisi E_γ (eV)
- Maksimum kinetik enerji K_max (eV)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Fotoelektrik eşik ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Fotoselin çalışma fonksiyonu 2,3 eV'de sabitlenmiştir.
- Foton enerjisi ve maksimum kinetik enerji okumalarını etkinleştirin.
- Her deneme için ışığın dalga boyunu ayarlayın ve çıkarılan elektronların maksimum kinetik enerjisini kaydedin.
Yönetim denklemi
Foton Enerjisi — E = hc/λ
Bir fotonun enerjisi yalnızca dalga boyuna (veya frekansına) bağlıdır: E = hc/λ = hf. Daha kısa dalga boyu, daha yüksek enerjili fotonlar anlamına gelir.
Maksimum Fotoelektron Kinetik Enerjisi — K_max = E − φ
Einstein'ın fotoelektrik denklemi: Gelen bir fotonun enerjisi öncelikle iş fonksiyonunu (bir elektronu metale bağlayan enerji) öder ve geriye kalan şey, fırlatılan elektronun kinetik enerjisi haline gelir: K_max = E_γ − φ.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s, kullanarak E_γ = hc/λ'yi, ardından φ = 2.3 eV kullanarak K_max = E_γ − φ'yi hesaplayın. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
- Eşiğin üzerine çıktığınızda K_max'ın neden foton enerjisiyle (ve dolayısıyla 1/λ ile) doğrusal olarak arttığını, eğimin tam olarak 1 olduğunu ve y kesişiminin −φ olduğunu açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Klasik dalga teorisi, yeterince uzun süre beklerseniz veya yoğunluğu artırırsanız, loş, düşük frekanslı ışığın bile sonunda elektronları çıkaracağını öngördü. Einstein'ın foton açıklamasından önce fotoelektrik etkinin keskin enerji eşiğinin (yoğunluktan bağımsız olarak) neden bu kadar şaşırtıcı olduğunu açıklayın.
- Aynı dalga boyunda ışığın yoğunluğunu iki katına çıkarırsanız K_max değişir mi? Bunun yerine ne değişirdi?
- 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
- Daha fazla mı, daha az enerji mi?
- Maviye doğru kaydır
- Kinetik enerjiyi kaydet
- Verileri aç
- Kanıtını açıkla
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.