الفيزياء الحديثة
جهد إيقاف
امسح V — راقب منحنى I–V؛ يهبط التيار كلما اقترب جهد الإيقاف من V_stop.
جهد إيقاف — محاكاة الفيزياء الحديثة تفاعلية. امسح V — راقب منحنى I–V؛ يهبط التيار كلما اقترب جهد الإيقاف من V_stop. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
جهد الإيقاف
امسح V — راقب منحنى I–V؛ يهبط التيار مع اقتراب جهد الإيقاف من V_stop.
الجهد الكابح يعاكس أسرع الإلكترونات الضوئية. عند جهد الإيقاف V_stop، يفشل حتى أكثر الإلكترونات طاقة في بلوغ الجامع: eV_stop = K_max = hf − φ. قياس V_stop مقابل التردد يعطي ثابت بلانك ودالة الشغل — التجربة التي فسّرها أينشتاين.
- eV_stop = K_max
- منحنى I–V
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
يُطبق جهد إيقاف لدفع الكهروضوئيات المقذوفة راجعةً نحو المعدن. ما الجهد اللازم لإيقاف أسرع الإلكترونات المقذوفة بالكاد؟
توقعات للموازنة
- لا يعتمد جهد الإيقاف على طاقة الفوتون.
- جهد الإيقاف (بالفولت) يساوي عدديًا أقصى طاقة حركية (بالإلكترون فولت) — يلزم شغل عكسي بذلك المقدار بالضبط لإيقاف أسرع الإلكترونات.
- يعتمد جهد الإيقاف على شكل الخلية لا على الضوء.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الطول الموجي λ (nm)
ما تقيسه:
- طاقة الفوتون E_γ (eV)
- جهد الإيقاف V_stop (V)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة جهد الإيقاف واضغط إعادة. دالة شغل الخلية مثبتة عند 2.0 eV.
- فعّل قراءة جهد الإيقاف.
- اضبط طول موجة الضوء لكل تجربة وسجل جهد الإيقاف اللازم لإيقاف أسرع الكهروضوئيات.
المعادلة الحاكمة
جهد الإيقاف — V_stop = K_max/e
الجهد الكابح الذي يوقف أسرع الإلكترونات الضوئية بالكاد يساوي طاقتها الحركية القصوى بالإلكترون فولت: V_stop = K_max = E_γ − φ. هذا يعطي قراءة مباشرة سهلة القياس لطاقة الفوتون فوق العتبة.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب E_γ = hc/λ، ثم V_stop = K_max = E_γ − φ باستخدام φ = 2.0 eV (عدديًا، لأن 1 eV من الطاقة الحركية توقفه بالضبط 1 V من الجهد الكابح). قارن بالجدول.
- اشرح لماذا قياس جهد الإيقاف حيلة تجريبية ذكية: إنه يقرأ K_max مباشرة بالإلكترون فولت دون حاجة إلى قياس سرعات الإلكترونات مباشرة.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- لو رسمت V_stop مقابل تردد الضوء (لا طوله الموجي)، فميل ذلك الخط يساوي h/e — ثابت بلانك مقسومًا على شحنة الإلكترون. اشرح لماذا استُخدم هذا الرسم تاريخيًا لقياس ثابت بلانك تجريبيًا.
- ماذا يكون جهد الإيقاف لضوء طاقة فوتونه دون 2.0 eV؟ وهل تحتاج أصلًا إلى جهد إيقاف في تلك الحالة؟
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- أهلًا بك في جهد الإيقاف
- حدد الخلية
- اضغط تشغيل
- جهد الإيقاف
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.