高中定量 · 初中直观拓展 · 近代物理 · 光量子

更亮的红光,一定能打出电子吗?

理想单光子光电效应,逸出功固定2.3 eV;强度仅以光子通量比例表示,不给未经标定的电流。把波长调长,观察电子是否还能逸出。

问题的来处1905年 · 爱因斯坦解释光电效应

光电效应:问题从哪里来?

实验发现:有些颜色的光再亮也打不出电子,而较高频的微弱光却可以。爱因斯坦用光量子解释阈频与电子最大动能,推动量子物理发展。

读一段背景,带着问题动手

实验发现:有些颜色的光再亮也打不出电子,而较高频的微弱光却可以。爱因斯坦用光量子解释阈频与电子最大动能,推动量子物理发展。

亮度影响可参与作用的光子数,单个光子的能量由频率决定。本页将发射数量示意与最大动能分开,避免把更亮误认为电子一定更快。

现在,换你来试把波长调长,观察电子是否还能逸出。 固定其他条件,亲手将波长分别设为400和700nm,各核验一次;加大长波光的通量,能否越过能量阈值?

光电效应

P29 / 近代物理
今天的问题

加大长波光的通量,能否越过能量阈值?

独立探索要做什么?

把波长调长,观察电子是否还能逸出。 固定其他条件,亲手将波长分别设为400和700nm,各核验一次;加大长波光的通量,能否越过能量阈值?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从800到250 nm逐步改变波长;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
光子能量阈值2.3 eV单光子能量3.0996 eV0中线 · 各量独立标定截止电压0.7996 V0中线 · 各量独立标定

波长改变单光子能量;过阈值后截止电压连续变化,通量只改变电子数量。 图中量尺以0为中线,各量按默认值独立作非线性标定,长度不能跨量比较;精确数值与单位见读数。

金线:入射光灰板:金属青球:可逸出电子
看这里 · 截止电压0.7996 V

可逸出;最大动能0.800 eV。通量影响电子数,未改变最大动能。 波长改变单光子能量;过阈值后截止电压连续变化,通量只改变电子数量。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

截止电压
0.7996 V
单光子能量
3.0996 eV
是否逸出
1

可逸出;最大动能0.800 eV。通量影响电子数,未改变最大动能。 波长改变单光子能量;过阈值后截止电压连续变化,通量只改变电子数量。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

低于阈频时,增加强度为什么仍没有电子?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

Kmax=max(hc/λ−W,0),仅hc/λ>W时逸出;截止电压Kmax/e。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

加大长波光的通量,能否越过能量阈值?

换个条件,再试一次

低于阈频时,增加强度为什么仍没有电子?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识近代物理 · 光量子涉及的量与单位:波长(nm)、光子通量比例(无量纲)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:把波长调长,观察电子是否还能逸出。

再做定量:保持其他条件,比较波长与截止电压(V),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

Kmax=max(hc/λ−W,0),仅hc/λ>W时逸出;截止电压Kmax/e。

对照核验提示:短波:波长 400 nm;长波:只改变波长 700 nm。按这些题设自己操作并比较截止电压,不把参考情景当个人完成。

适用范围:可逸出;最大动能0.800 eV。通量影响电子数,未改变最大动能。 波长改变单光子能量;过阈值后截止电压连续变化,通量只改变电子数量。

OpenStax · Photoelectric Effect(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。