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光電效應

關於這個模擬實驗

此模擬展示光電效應。學生設定光的頻率、強度，以及金屬（可選擇銫、鈉、鋅、銅或鉑）。光子射向表面，只有當光子能量 hf 超過逸出功時才會釋放電子。讀數顯示光子能量、截止頻率、最大動能，以及是否有電子發射。這是清楚的示範，說明為何低於截止頻率時，較亮的光也不能釋放電子，以及為何單靠波動模型無法解釋此效應。

學生可以探索什麼

  • 把「金屬」設為鋅，並提高「光的頻率」，直到電子首次出現，然後讀出「截止頻率 f0」。
  • 把頻率保持在截止頻率以下，並把「強度」調至 10，看看仍然沒有電子發射。
  • 在截止頻率以上，把「強度」加倍，留意會出現更多電子，但「KE max」保持不變。
  • 把「金屬」切換為銫，並比較其截止頻率與鉑的。
  • 提高頻率，觀察 KE max = hf − φ 逐步增大。

學習目標

  1. 1解釋為何只有高於截止頻率時才會發射電子。
  2. 2運用「KE max = hf − 逸出功」計算電子能量。
  3. 3分辨提高頻率與提高強度的不同效果。
  4. 4比較不同金屬的截止頻率。

教師常問的問題

這個模擬是免費的嗎？

是。此模擬可在任何現代瀏覽器上免費使用，包括平板電腦與互動電子白板，無需註冊。

為什麼在截止頻率以下，較亮的光不能釋放電子？

每個電子只吸收一個光子，而非許多光子的合併能量。若一個光子的能量少於逸出功，無論有多少光子射到，都不會釋放電子。

「強度」改變的是什麼？

強度決定每秒射到的光子數目，因此在頻率高於截止頻率時，會發射更多電子。它不會改變每個電子的最大動能。

我如何在課堂上使用？

使用「光的頻率」與「強度」滑桿，以及「金屬」下拉選單。觀察「發射」與「KE max」的讀數，並在每次改變前請學生預測結果。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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