Съвременна физика

Задържащ потенциал

Извъртай V — гледай кривата I–V; токът спада, когато задържащото напрежение приближава V_stop.

Задържащ потенциал — интерактивна симулация Съвременна физика. Извъртай V — гледай кривата I–V; токът спада, когато задържащото напрежение приближава V_stop. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Спиращ потенциал

Извъртай V — гледай кривата I–V; токът спада, когато задържащото напрежение приближава V_stop.

Задържащото напрежение се противопоставя на най-бързите фотоелектрони. При спиращо напрежение V_stop дори най-енергичните електрони не достигат колектора: eV_stop = K_max = hf − φ. Измерването на V_stop спрямо честотата дава константата на Планк и работата на излизане — експериментът, който Айнщайн обясни.

• eV_stop = K_max
• Крива I–V

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Приложено е задържащо напрежение, което да бута изтласканите фотоелектрони обратно към метала. Какво напрежение е нужно, за да спре едва-едва дори най-бързите изтласкани електрони?

Предсказвания за преценка

• Спиращото напрежение не зависи от енергията на фотона.
• Спиращото напрежение (волта) числено е равно на максималната кинетична енергия (eV) — трябват точно толкова обратна работа, за да спрат най-бързите електрони.
• Спиращото напрежение зависи от формата на фотоклетката, не от светлината.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Дължина на вълната λ (nm)

Какво измерваш:

• Енергия на фотона E_γ (eV)
• Спиращ потенциал V_stop (V)

Как протича изследването

1. Отвори настройката фотоелектрично задържане и натисни Нулирай. Работата на излизане на фотоклетката е фиксирана на 2.0 eV.
2. Включи показанието за спиращ потенциал.
3. Задай дължината на вълната на светлината за всеки опит и запиши спиращия потенциал, нужен за спиране на най-бързите фотоелектрони.

Управляващо уравнение

Спиращ потенциал — V_stop = K_max/e

Задържащото напрежение, което едва-едва спира най-бързите фотоелектрони, е равно на тяхната максимална кинетична енергия в eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Това дава директно, лесноизмервано показание на енергията на фотона над прага.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли E_γ = hc/λ, после V_stop = K_max = E_γ − φ с φ = 2.0 eV (числено, понеже 1 eV кинетична енергия се спира от точно 1 V задържащ потенциал). Сравни с таблицата.
• Обясни защо измерването на спиращото напрежение е умен експериментален трик: то чете директно K_max в eV, без нужда да измерваш скоростите на електроните директно.

Къде това се появява извън лабораторията

• Ако чертаеше V_stop спрямо ЧЕСТОТАТА на светлината (не дължината на вълната), наклонът на тази линия би бил равен на h/e — константата на Планк, разделена на заряда на електрона. Обясни защо тази графика е била исторически ползвана за експериментално измерване на константата на Планк.
• Какъв би бил спиращият потенциал за светлина с енергия на фотона под 2.0 eV? Изобщо щеше ли да ти трябва спиращ потенциал в този случай?

• 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

1. Добре дошъл при фотоелектричното задържане
2. Избери фотоклетката
3. Натисни Пусни
4. Спиращ потенциал
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Фотоелектричният ефект