真正的光电管：钠的功函数
1·预测
钠的功函数为2.28 eV，对应约544 nm（黄绿光）的阈值波长。红光（约650 nm）无论多亮，是否能从钠中射出任何光电子？
- 是的，如果光线足够亮的话。
- 这取决于光照射的时间长短。
- 不会——红光的光子能量低于钠的功函数，因此无论强度如何，都不会发射电子。
2·设置
- 打开「真正的光电管：钠的功函数（sodium-photocell）」预设并按重置。钠的功函数为2.28 eV。
- 启用光子能量与光电发射状态读数。
- 设置每次试验的光波长并记录最大动能（如果低于阈值则为 0）。
3·收集数据
| 波长λ (nm) | 光子能量E_γ (eV) | 最大动能K_max (eV) |
|---|---|---|
| 450.00 | ||
| 500.00 | ||
| 550.00 |
针对三次试验，绘制K_max（y轴）相对波长λ（x轴）的关系图。K_max在哪个波长处降为零？
4·分析
- 对于其中一次试验，计算E_γ = hc/λ，再使用φ = 2.28 eV计算K_max = max(0, E_γ − φ)。将结果与表格比较——确认波长最长的那次试验给出K_max = 0。
- 钠的阈值波长为 λ_threshold = hc/φ ≈ 544 nm。解释为什么任何比这个波长更长的波长（较低的光子能量）永远不能从钠中射出电子，无论光的强度如何。
5·扩展
- 选择不同的光伏材料以使其功函数与太阳光谱相匹配。解释为什么功函数太高的材料会浪费大部分太阳可见光而不是将其转化为电能。
- 该实验表明 K_max 取决于波长（颜色），而不是亮度。如果将固定波长的亮度提高到阈值以上，光的哪些物理特性会发生变化？
这个实验背后的物理原理
阈值行为
K_max = max(0, E_γ − φ)：低于功函数，无论强度如何，都不会发射光电子 - 这是一个纯经典（波）光图无法解释的尖锐阈值。