Den fotoelektriske effekt: Stoppotentiale

1 · Forudsig

En modspænding påføres for at skubbe udslyngede fotoelektroner tilbage mod metallet. Hvilken spænding skal til for netop at standse selv de hurtigste udslyngede elektroner?

• Stopspændingen afhænger ikke af fotonenergien.
• Stopspændingen (i volt) er numerisk lig med den maksimale kinetiske energi (i eV) — der skal præcis så meget omvendt arbejde til for at standse de hurtigste elektroner.
• Stopspændingen afhænger af fotocellens form, ikke af lyset.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen photoelectric-retard, og tryk på Nulstil. Fotocellens udtrædelsesarbejde er fast på 2.0 eV.
2. Slå stoppotentialeaflæsningen til.
3. Indstil lysets bølgelængde for hvert forsøg, og notér stoppotentialet, der skal til for at standse de hurtigste fotoelektroner.

3 · Saml data

Afbild V_stop (y-aksen) mod fotonenergi E_γ (x-aksen) for dine tre forsøg.

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg E_γ = hc/λ, derefter V_stop = K_max = E_γ − φ med φ = 2.0 eV (numerisk, da 1 eV kinetisk energi standses af præcis 1 V modspænding). Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, hvorfor måling af stopspændingen er et smart eksperimentelt trick: den aflæser K_max direkte i eV uden behov for at måle elektroners fart direkte.

5 · Udvid

1. Hvis du i stedet afbildede V_stop mod lysets FREKVENS (ikke bølgelængde), ville linjens hældning være h/e — Plancks konstant divideret med elektronladningen. Forklar, hvorfor denne graf historisk blev brugt til eksperimentelt at måle Plancks konstant.
2. Hvad ville stoppotentialet være for lys med fotonenergi under 2.0 eV? Ville der overhovedet skulle et stoppotentiale til i det tilfælde?

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark