什麼是光電效應計算機?
這個工具運用愛因斯坦的光電方程式,計算當特定頻率的光照射金屬表面時,被擊出的電子所具有的最大動能。它建立在物理基本常數之上,是一款通用的物理計算工具,全球各地皆適用,不受任何國家或地區規範限制。
使用方法
請輸入入射光的頻率,單位為 × 10^{14} Hz(可見光大約落在 4~7.5 × 10^{14} Hz),並輸入金屬的功函數 \Phi,單位為電子伏特(eV)。計算機會回傳光子能量、電子的最大動能、底限頻率(截止頻率),以及是否會發生電子發射。
公式解析
核心方程式為
KE_{\max} = h · f - \Phi
其中 h 為普朗克常數(6.626 × 10^{-34} J·s),f 為光的頻率,\Phi 為功函數。每個光子帶有能量 E = h · f。若這份能量大於 \Phi,多出來的部分便轉化為電子的動能;若不足,則不會有電子被釋放。底限頻率(截止頻率)為 f_0 = ((\Phi) ÷ (h))
實例演算
當 f = 10 × 10^{14} Hz(1.0 × 10^{15} Hz)、\Phi = 2.3 eV 時:光子能量
((h · f) ÷ (e)) = ((6.626 × 10^{-34} × 1.0 × 10^{15}) ÷ (1.602 × 10^{-19})) ≈ 4.136 eV
KE_{\max} = 4.136 - 2.3 ≈ 1.836 eV
底限頻率 f_0 = ((2.3 × 1.602 × 10^{-19}) ÷ (6.626 × 10^{-34})) ≈ 5.56 × 10^{14} Hz
由於光子能量超過功函數,因此會有電子被釋放。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
如果光子能量低於功函數會怎樣?
不會有任何電子被擊出,此時 \(KE_{\max}\) 顯示為 0,「是否發射電子?」會顯示「否」。
為什麼頻率要用 \(\times 10^{14}\) Hz 為單位?
可見光與近可見光的頻率大約在 \(10^{14}\) Hz 的數量級,採用這個尺度可以讓輸入的數字更精簡、更方便。
光的強度有影響嗎?
強度只會影響被釋放電子的「數量」,並不影響它們的最大動能──決定 \(KE_{\max}\) 的因素只有頻率與功函數。