حاسبة التأثير الكهروضوئي
فوتون تردده 1000 تيراهرتز يحمل 6.62607015 × 10⁻¹⁹ جول، لذا يحرر فلز دالة شغله 3 × 10⁻¹⁹ جول إلكترونات تحتفظ بالفائض طاقةً حركية. أدخل القيمتين لتحصل على هذه الطاقة العظمى بالجول وبالإلكترون فولت. مجانية في متصفحك.
- مجاني
- يعمل في متصفحك
- دون تسجيل
- بياناتك لا تغادر جهازك
شغّل الأداة مجانًا
مثال محلول
- التكرار
- 1,000,000,000,000,000
- دالة الشغل
- 0
- طاقة الفوتون
- 0 J
- طاقة الفوتون (eV)
- 4.1356676969
- دالة الشغل (eV)
- 1.8724527223
- تردد العتبة
- 452,757,053,892,645.56
التأثير الكهروضوئي هو انبعاث إلكترونات من سطح معدن عندما يصيبه ضوء بتردد كافٍ. وقد فسّر آينشتاين الرصد بنموذج فوتونات: يحمل كل فوتون طاقة تساوي ثابت بلانك مضروبًا في تردده، ويحتفظ الإلكترون الذي يغادر المعدن بما يتبقى بعد دفع دالة الشغل. تقبل حاسبة التأثير الكهروضوئي هذه تردد الفوتون الساقط بالهرتز ودالة شغل المادة بالجول، ثم تُرجع الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات المقذوفة من معادلة آينشتاين K_max تساوي h f ناقص phi، بثابت بلانك الدقيق في النظام الدولي لعام 2019. وعندما تقع طاقة الفوتون دون دالة الشغل لا تُقذف إلكترونات وتُبلَّغ الطاقة الحركية العظمى بصفر لا ببقية سالبة.
معنى معادلة آينشتاين الكهروضوئية وما تحتويه الاستجابة
التأثير الكهروضوئي هو انبعاث إلكترونات من معدن أو سطح مكثّف آخر عندما يصل إشعاع كهرومغناطيسي بتردد مرتفع بما يكفي. وكانت النظرية الموجية الكلاسيكية تتوقع أن مصدرًا خافتًا سينتهي إلى قذف إلكترونات إذا دُمجت الشدة زمنًا كافيًا، وأن الطاقة الحركية يجب أن تنمو مع السطوع. وأظهرت التجارب العكس: تحت تردد عتبة يعتمد على المادة لا يُقذف شيء مهما بلغت شدة الحزمة، وفوق تلك العتبة تنمو الطاقة الحركية العظمى للإلكترونات الضوئية مع التردد لا مع الشدة.
وتفسّر صورة آينشتاين الفوتونية لعام 1905 تلك الوقائع بميزان طاقة خطي واحد. يحمل فوتون بتردد f الطاقة h f، حيث h ثابت بلانك. ويجب على إلكترون مربوط عند السطح أن ينفق دالة الشغل phi على الأقل ليفرّ.
ويصير أي فائض طاقة حركية، فتغادر أسرع الإلكترونات بـ K_max يساوي h f ناقص phi. ولا تغيّر الشدة إلا عدد الفوتونات التي تصل في الثانية، ومن ثم عدد الإلكترونات التي تغادر، لا طاقة كل فوتون. وتُرجع هذه الحاسبة تلك الطاقة الحركية العظمى بالجول، وطاقة الفوتون h f، ودالة الشغل التي زوّدتم بها، وتردد العتبة phi على h، ومرافقات الإلكترون-فولت لتلك الطاقات، وقيمة منطقية ejected تكون صحيحة عندما يكون h f على الأقل phi.
والثوابت المضمّنة هي قيم النظام الدولي الدقيقة لعام 2019: h يساوي 6.62607015 في عشرة أس سالب أربعة وثلاثين جول-ثانية، والشحنة الأولية المستخدمة في إعادة الكتابة بالإلكترون-فولت هي 1.602176634 في عشرة أس سالب تسعة عشر كولوم.
عقد الإدخال والوحدات وكيف تبقى K_max قابلة لإعادة الإنتاج
ويجب أن يكون عددًا منتهيًا غير سالب. حوّلوا قيمة كتاب بالإلكترون-فولت بالضرب في الشحنة الأولية 1.602176634 في عشرة أس سالب تسعة عشر كولوم، فيصير 2.3 eV نحو 3.685 في عشرة أس سالب تسعة عشر جول. وحوّلوا التيراهرتز إلى هرتز بالضرب في عشرة أس اثني عشر، فيصير 500 THz إلى 5 مرات 10 أس 14 هرتز.
ويُسمح بعلامات زائد اختيارية في البداية وبالتدوين العلمي على السلاسل العددية عندما تُفسَّر ككسور عشرية منتهية؛ وتُرفض المسافات المضمّنة والبادئات الستة عشرية والرموز غير العددية حتى لا تصير خلية معيبة طاقة حركية خاطئة. وتُرفض المقادير فوق السقوف الموثّقة للتردد ودالة الشغل حتى لا يصير فيضان Infinity في صمت. ويضرب الحساب ثابت بلانك الدقيق للنظام الدولي 2019 في التردد، ويطرح دالة الشغل، ويضمّ بقية سالبة إلى صفر حتى لا تكون الطاقة الحركية العظمى المنشورة قيمة جول سالبة غير فيزيائية.
والتحقق الفاشل لا يُحاسب.
أين تستحق حاسبة التأثير الكهروضوئي موضعها
يلتقي الطلبة التأثير الكهروضوئي عندما ينتقل كتاب من الموجات الكلاسيكية إلى الفوتونات، أو عندما يطلب تمرين مسابقة K_max من تردد ودالة شغل، أو عندما يجب أن يقرروا إن كان لون ضوء قادرًا على قذف إلكترونات من الصوديوم أو البوتاسيوم أو السيزيوم. ويستطيع المعلمون توليد مفاتيح إجابة مسبقًا لمدخلات نظام دولي متواضعة دون الوثوق بتطبيقات حاسبة مبهمة تبدّل في صمت من الجول إلى الإلكترون-فولت أو تسقط التدوين العلمي.
وما زالت مقررات المختبر التي تقيس جهد الإيقاف مقابل التردد تحتاج بقية آينشتاين بشكل مغلق لمقارنتها بميل ملائم h وتقاطع phi؛ واستدعاء واجهة برمجية parse صغيرة يغني عن جرّ نظام جبر حاسوبي من أجل عددين سلميين. ويزرع المطوّرون متجهات اختبار حتمية لوحدات كمومية أو للحالة الصلبة، ويعايرون التردد الذي أدخله المستعمل قبل عرض كهروضوئي، أو يوفون بيانات برمجة تطالب بالطاقة الحركية العظمى بدل ثابت إلكتروني مرتجل. وتستخدم أدوات المنتج والتعليم الصيغة عندما يكتب المتعلم ترددًا بالهرتز ودالة شغل بالجول ويجب أن تعرض الواجهة K_max إلى جانب تردد العتبة وراية ejected.
اقرنوها بمحوّل طاقة فوتون أو أداة طول موجة من التردد عندما تحتاجون خطوات بصرية ذات صلة، وأبقوا دالة الشغل بالجول حتى تبقى حقول الطاقة الحركية المنشورة بالجول بلا تحويل وحدات خفي.
حالات الاستخدام
واجبات وفحص جداول التأثير الكهروضوئي
احسبوا K_max من قيم التردد ودالة الشغل في الكتاب وتحققوا مما إذا كانت الإلكترونات الضوئية تُقذف قبل مسائل جهد الإيقاف أو مخطط آينشتاين.
ثوابت اختبار حتمية
ولّدوا طاقات حركية عظمى وترددات عتبة ورايات ejected قابلة لإعادة الإنتاج لاختبارات الوحدة وفحوص الخصائص وتأكيدات التكامل المستمر في وحدات كمومية أو للحالة الصلبة.
أدوات تعليم وعروض كهروضوئية
عايروا تردد الفوتون ودالة شغل المعدن اللذين أدخلهما المستعمل إلى طاقة حركية عظمى للدروس التفاعلية ودفاتر المختبر وعروض الميكانيك الكمومي.
الأسئلة الشائعة
كيف تُعرَّف الطاقة الحركية العظمى هنا؟
التردد بالهرتز ودالة الشغل بالجول، فـ K_max بالجول. وتُرجع أيضًا مرافقات إلكترون-فولت باستخدام الشحنة الأولية 1.602176634×10⁻¹⁹ C.
ماذا يحدث إذا كان تردد الفوتون صفرًا أو سالبًا؟
يجب أن يكون تردد الفوتون عددًا موجبًا بالهرتز؛ فالمعادلة الكهروضوئية K_max = h·f − φ غير معرّفة لتردد غير موجب.
أي وحدات ينبغي أن أستخدم؟
أدخلوا تردد الفوتون الساقط بالهرتز ودالة الشغل بالجول. وتُرجع الطاقة الحركية العظمى بالجول (الوحدة J)، مع مرافقات إلكترون-فولت لطاقة الفوتون ودالة الشغل وK_max. حوّلوا eV إلى جول بالضرب في 1.602176634×10⁻¹⁹.
هل تخرج إلكترونات إذا كان التردد أقل من تردد العتبة؟
لا، لا يخرج أي إلكترون من الفلز مهما كانت شدة الضوء. تظهر الطاقة الحركية العظمى صفرًا بدل باقٍ سالب، وتحصل أيضًا على تردد العتبة، وهو دالة الشغل مقسومة على ثابت بلانك.
لماذا لا يجعل الضوء الأشد سطوعًا الإلكترونات أسرع؟
لأن السطوع لا يغيّر إلا عدد الفوتونات التي تصل في كل ثانية، ومن ثم عدد الإلكترونات الخارجة. ويبقى كل فوتون حاملًا لثابت بلانك مضروبًا في تردده، فتتحدد طاقة أسرع الإلكترونات بلون الضوء لا بشدته.
أدوات ذات صلة
للمطوّرين — الوصول عبر API
كل ما في هذه الصفحة متاح برمجيًا. هذا القسم موجّه للفرق التقنية التي تريد ربط الأداة بأنظمتها الخاصة؛ بقية المستخدمين يمكنهم استخدام الأداة أعلاه مباشرة دون الحاجة لقراءة ما يلي.
الـEndpoint
صادِق على طلبك بترويسة Bearer، وأرسل طلب POST واحدًا لتدخل مهمتك قائمة التنفيذ فورًا؛ ثم تستلم النتيجة عبر webhook أو رابط موقّع.
استدعِ الخدمة من بيئتك
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"frequency":1000000000000000,"work_function":3e-19}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"frequency": 1000000000000000,
"work_function": 3e-19
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"frequency": 1000000000000000,
"work_function": 3e-19
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"frequency":1000000000000000,"work_function":3e-19}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"frequency":1000000000000000,"work_function":3e-19}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/photoelectric-effect", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)مثال على الطلب
{
"frequency": 1000000000000000,
"work_function": 3e-19
}مثال على الاستجابة
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.photoelectric_effect",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}الواجهة غير متزامنة: تستلم task_id فور الإرسال، ويمكنك الاستعلام عن الحالة بمعدل طلب واحد في الثانية.
الأسعار
السعر معلن كما تراه: لا tokens ولا نظام نقاط؛ وإن فشلت المهمة فلن تُحاسَب عليها.
الحدود
max_abs_frequency | 1e+30 |
max_abs_work_function | 0.000001 |
الأخطاء
| HTTP | الرمز | المعنى |
|---|---|---|
401 | unauthorized | مفتاح الوصول مفقود أو غير صالح؛ تحقق من ترويسة Bearer في طلبك. |
402 | insufficient_balance | رصيدك لا يكفي لتنفيذ هذه المهمة؛ أعد شحن الرصيد ثم أعد المحاولة. |
404 | unknown_type | نوع المهمة المطلوب غير موجود في الكتالوج — راجع الاسم المرسل في الطلب. |
429 | rate_limited | تجاوزت الحد المسموح من الطلبات؛ انتظر قليلًا ثم أعد المحاولة. |
ملاحظات تقنية
وتجري الحسابات النقية نفسها مجانًا في المتصفح وبسعر $0.002 لكل نداء واجهة برمجية API ناجح، بلا شبكة ولا أخذ عينات ولا اختصارات تعتمد على التاريخ. ويخفق تردد فوتون ناقص أو صفري أو سالب أو غير منتهٍ بـ invalid_input ولا يُحاسب.
معنى معادلة آينشتاين الكهروضوئية وما تحتويه الاستجابة
وتحت العتبة تكون البقية سالبة، وذلك لا يمكن أن يكون طاقة حركية لإلكترون مقذوف، لذلك تُبلَّغ max_kinetic_energy بصفر وتكون ejected خاطئة. وليس في هذه النهاية جدول معادن مسماة ولا تحويل طول موجة إلى تردد: تزودون التردد بالهرتز ودالة الشغل بالجول، فيقيّم المحرك بقية آينشتاين أو يرفض ترددًا غير موجب بـ invalid_input.
عقد الإدخال والوحدات وكيف تبقى K_max قابلة لإعادة الإنتاج
أرسلوا بهيئة POST جسم JSON فيه عددان منتهيان إلزاميان. والحقل frequency هو تردد الفوتون الساقط f بالهرتز؛ وتُقبل الأسماء البديلة f وnu وfrequency_hz كي تعيد جداول الحساب وسلاسل الاستعلام والنماذج المنمّطة استخدام العقد نفسه. ويجب أن يكون موجبًا بصرامة: الصفر والسالب وصفر سالب وNaN وInfinity تخفق بـ invalid_input مع تسمية frequency، لأن المعادلة الكهروضوئية K_max تساوي h f ناقص phi غير معرّفة لتردد غير موجب. والحقل work_function هو دالة شغل المعدن phi بالجول؛ وتُقبل الأسماء البديلة phi وwork_function_j وphi_j. وعند النجاح يردّ الجسم frequency وwork_function، ويبلّغ photon_energy وphoton_energy_ev وwork_function_ev وthreshold_frequency وmax_kinetic_energy وmax_kinetic_energy_ev وejected والثوابت الدقيقة h وelementary_charge وسلسلة وحدة J ووسم الطريقة photoelectric_effect وتذكرة قصيرة للصيغة.
أين تستحق حاسبة التأثير الكهروضوئي موضعها
وفي هذه الصفحة يجري العمل كله في متصفحكم؛ وعبر الواجهة البرمجية API تكلف كل استشارة ناجحة $0.002، ولا يُحاسب التحقق الفاشل، ولا يُخزَّن شيء بعد عودة الاستجابة. وهذا الفصل بين الاستكشاف التفاعلي المجاني وواجهة برمجية مسعّرة مطابقة يوافق بقية فهرس KIT من المرتبة A ويتيح الانتقال من عرض في الصف إلى مسار آلي دون تغيير النتيجة الرياضية.
أسئلة تقنية
كم تكلفة حاسبة التأثير الكهروضوئي؟
في هذه الصفحة هي مجانية في متصفحكم. وعبر الواجهة البرمجية API يكلف الطلب الناجح $0.002؛ ولا تُحاسب المدخلات غير الصالحة.
ماذا لو كانت طاقة الفوتون دون دالة الشغل؟
ينجح الطلب مع ذلك. ejected خاطئة وmax_kinetic_energy تساوي 0، لأن أي إلكترون ضوئي لا يغادر السطح. وما تزال الاستجابة تبلّغ photon_energy وthreshold_frequency حتى تروا كم يبعد الضوء تحت القطع.