# Калькулятор фотоэффекта Вычисляет фотоэффект E_k(max) = hν − φ: фотон задаётся длиной волны или частотой, катод — работой выхода цезия/натрия/калия/кальция/цинка/меди/платины или своим φ (эВ). Выводит энергию фотона, красную границу ν₀ = φ/h и λ₀ = hc/φ, максимальную кинетическую энергию с выводом об эмиссии, задерживающий потенциал V_s = E_k/e и максимальную скорость фотоэлектрона, объясняя, почему интенсивность не компенсирует недостаточную частоту. > Каноническая страница: https://elysiatools.com/ru/tools/photoelectric-effect-calculator - **Категория:** Science & Education - **Ключевые слова:** фотоэффект, работа выхода, энергия фотона, задерживающий потенциал, красная граница, эйнштейн, квантовая механика ## Обзор Калькулятор фотоэффекта рассчитывает ключевые квантовые характеристики взаимодействия света с веществом по уравнению Эйнштейна $E_k(max) = h\nu - \varphi$. Инструмент определяет энергию фотона, красную границу фотоэффекта, максимальную кинетическую энергию выбитых электронов, задерживающее напряжение и скорость фотоэлектронов для различных металлов катода или пользовательской работы выхода. ## Входные данные - **Фотон задан через** (select) - **Длина волны фотона λ** (number): e.g. 400 - **Единица λ** (select) - **Частота фотона ν (Гц)** (number): e.g. 5.5e14 - **Материал катода** (select) - **Своя работа выхода φ (эВ)** (number): e.g. 4.5 ## Когда использовать - При решении учебных задач по квантовой и атомной физике на уравнение фотоэффекта Эйнштейна. - Для проверки возможности фотоэмиссии электронов с поверхности конкретного металла при заданном излучении. - При расчёте задерживающего потенциала и максимальной скорости фотоэлектронов в лабораторных работах. ## Как это работает - Выберите способ задания фотона: через длину волны (в мкм, нм или пм) либо через частоту излучения (в Гц). - Укажите материал катода из предустановленного списка (цезий, натрий, калий, кальций, цинк, медь, платина) или задайте свою работу выхода в эВ. - Калькулятор переводит величины в систему СИ, вычисляет энергию фотона $E = h\nu$ и красную границу $\nu_0 = \varphi/h$, $\lambda_0 = hc/\varphi$. - Программа сравнивает энергию фотона с работой выхода и выводит вердикт об эмиссии, кинетическую энергию $E_k$, задерживающее напряжение $V_s$ и скорость электронов. ## Сценарии использования - Анализ спектральной чувствительности фотокатодов при проектировании фотоэлементов и детекторов. - Подготовка к экзаменам и практическим занятиям по квантовой оптике в школах и вузах. - Определение пороговой длины волны (красной границы) для различных чистых металлов. ## Частые вопросы ### Почему увеличение интенсивности света не вызывает эмиссию ниже красной границы? Эмиссия происходит при поглощении единичного фотона: если энергия одного кванта меньше работы выхода металла, увеличение числа фотонов (интенсивности) не позволяет выбить электрон. ### Как рассчитывается задерживающий потенциал? Задерживающее напряжение вычисляется по формуле $V_s = E_k(max)/e$, где $E_k(max)$ — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона, а $e$ — элементарный заряд. ### Какие единицы измерения длины волны поддерживаются? Вы можете вводить длину волны излучения в микрометрах (мкм), нанометрах (нм) или пикометрах (пм). ### Можно ли задать металл катода, которого нет в списке? Да, выберите вариант «Своя работа выхода» и укажите табличное значение работы выхода $\varphi$ в электронвольтах (эВ). ### Что означает отрицательное значение максимальной кинетической энергии? Отрицательный результат означает, что энергии фотона недостаточно для преодоления работы выхода, и фотоэмиссия не происходит. ## Связанные инструменты - [Калькулятор модели Бора](https://elysiatools.com/ru/tools/bohr-model-calculator): Модель Бора для атома водорода: r_n = n²a₀ (боровский радиус a₀ = 0.052918 нм), E_n = −13.605693/n² эВ, v_n = αc/n и период обращения T = 2πr/v. С необязательным конечным уровнем m вычисляется энергия перехода и длина волны испущенного/поглощённого фотона с указанием серии (Лайман/Бальмер/Пашен/Брэкет/Пфунд/Хамфри) — например, 3→2 — знаменитая красная линия Hα 656.1 нм. - [Калькулятор длины волны де Бройля](https://elysiatools.com/ru/tools/de-broglie-wavelength): Вычисляет длину волны материи λ = h/p: режимы «частица и скорость» (электрон/протон/нейтрон/альфа-частица или своя масса, с опциональной релятивистской поправкой p = γmv), «импульс напрямую» и «ускоряющее напряжение электрона» (по умолчанию релятивистская формула, для сравнения приводятся классическое приближение h/√(2mE) и отклонение). Результат — в метрах и подходящих единицах (нм/пм/фм/Å) с указанием масштаба длины (рентген, межатомные расстояния и т. д.). - [Калькулятор интерференции на двух щелях](https://elysiatools.com/ru/tools/double-slit-interference): Интерференция на двух щелях Юнга: яркие полосы возникают там, где разность хода равна целому числу длин волн, и расстояние между полосами на экране Δy = λL/d. Инструмент выводит Δy в мм, угловые положения максимумов и положения первых четырёх ярких полос по обе стороны от центра. Классическая студенческая скамья (550 нм, 0.2 мм, 2 м) даёт полосы 5.5 мм — достаточно крупные для линейки; именно так длину волны впервые измерили в нанометрах. - [Калькулятор спектральных серий водорода](https://elysiatools.com/ru/tools/hydrogen-spectrum-series): Перечисляет спектральные серии водорода по формуле Ридберга 1/λ = R∞(1/m² − 1/n²): Лайман (n→1, ультрафиолет), Бальмер (n→2, в основном видимый диапазон), Пашен/Брэкет/Пфунд (n→3/4/5, инфракрасный). Даёт вакуумную длину волны и энергию каждой линии, называет первые из них (Hα, Hβ… у Бальмера; α, β… у остальных) с цветами четырёх видимых бальмеровских линий и указывает предел серии n → ∞. - [Калькулятор частоты LC-колебаний](https://elysiatools.com/ru/tools/lc-oscillation-frequency): Резонанс LC-контура, f = 1/(2π√(LC)): выбираемые единицы индуктивности и ёмкости, с угловой частотой ω, периодом T и характеристическим импедансом √(L/C), который указывают радиоинженеры. Определительная пара (1 Гн с 1 Ф) качается на 0.159155 Гц; классическая радиопара 100 мкГн с 100 пФ попадает на 1.59155 МГц — территория коротковолновой настройки, с Z₀ = 1 кОм. - [Калькулятор числовой апертуры](https://elysiatools.com/ru/tools/numerical-aperture-calculator): Числовая апертура NA = n·sinα, где α — половинный угол наибольшего конуса света, принимаемого объективом, а n — показатель преломления среды. NA ограничивает и светосилу, и разрешение; при заданной длине волны инструмент также выводит предел Аббе d = λ/(2·NA). Примеры — два режима микроскопа: сухой объектив (NA = 0.5, d = 550 нм) и иммерсия (n = 1.515, α = 60° → NA = 1.312028, d = 209.599 нм). - [Калькулятор дифракции на одной щели](https://elysiatools.com/ru/tools/single-slit-diffraction): Минимумы дифракции на одной щели a·sinθ = mλ (m = 1, 2, 3, …): центральный максимум занимает ±θ₁ — вдвое шире любой другой полосы. Инструмент выводит первые четыре минимума в углах, а при заданном расстоянии до экрана — и в линейных координатах; сестринская картина к максимумам двух щелей. - [Насыщение лампового предусилителя](https://elysiatools.com/ru/tools/audio-tube-preamp-saturation): Добавляет окраску однотактного лампового каскада: асимметричный вейсхейпер, чьё смещение задаёт теплоту чётных гармоник, с драйвом, тоном, миксом dry/wet и подстройкой выхода. ## Примеры - [MP3 Аудио Образцы Без Авторских Прав](https://elysiatools.com/ru/samples/mp3-samples): Коллекция аудио образцов без авторских прав для тестирования и разработки, включая звуки природы, медитативную музыку и фоновое аудио - [WAV Аудио Образцы Без Авторских Прав](https://elysiatools.com/ru/samples/wav-samples): Коллекция аудио WAV без сжатия для тестирования и разработки, включая звуки природы и медитативную музыку - [Сырые PCM Аудио Образцы Без Авторских Прав](https://elysiatools.com/ru/samples/pcm-samples): Сырые PCM s16le образцы с природной атмосферой и расслабляющей музыкой для формы сигнала, прослушивания и конвертации - [Образцы речи, обучения и безопасности](https://elysiatools.com/ru/samples/audio-learning-safety-samples): Детерминированные синтетические WAV для произношения, диктовки, тревог и приватности.