Moderne Physik
Gegenspannung
V durchfahren — I–V-Kurve beobachten; Strom sinkt, wenn Gegenspannung V_stop nähert.
Gegenspannung — interaktive Moderne Physik-Simulation. V durchfahren — I–V-Kurve beobachten; Strom sinkt, wenn Gegenspannung V_stop nähert. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Gegenspannung
Variiere V — beobachte die I–V-Kurve; der Strom fällt, wenn die Gegenspannung V_stop erreicht.
Die Gegenspannung wirkt den schnellsten Photoelektronen entgegen. Bei der Gegenspannung V_stop erreichen selbst die energiereichsten Elektronen den Kollektor nicht: eV_stop = K_max = hf − φ. Die Messung von V_stop gegen die Frequenz liefert das Plancksche Wirkungsquantum und die Austrittsarbeit — das Experiment, das Einstein erklärte.
- eV_stop = K_max
- I–V-Kurve
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Es wird eine Verzögerungsspannung angelegt, um ausgestoßene Photoelektronen zurück zum Metall zu drücken. Welche Spannung ist nötig, um selbst die am schnellsten ausgestoßenen Elektronen gerade noch aufzuhalten?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die Stoppspannung hängt nicht von der Photonenenergie ab.
- Die Stoppspannung (in Volt) entspricht numerisch der maximalen kinetischen Energie (in eV) – es braucht genau so viel Rückwärtsarbeit, um die schnellsten Elektronen zu stoppen.
- Die Stoppspannung hängt von der Form der Fotozelle ab, nicht vom Licht.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Wellenlänge λ (nm)
Was Sie messen:
- Photonenenergie E_γ (eV)
- Stopppotential V_stop (V)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset für die fotoelektrische Verzögerung und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Arbeitsfunktion der Fotozelle ist auf 2.0 eV festgelegt.
- Aktivieren Sie die Anzeige des Stopppotentials.
- Stellen Sie die Wellenlänge des Lichts für jeden Versuch ein und notieren Sie das Stopppotential, das zum Stoppen der schnellsten Photoelektronen erforderlich ist.
Maßgebende Gleichung
Stopppotenzial — V_stop = K_max/e
Die Verzögerungsspannung, die die schnellsten Photoelektronen gerade noch stoppt, entspricht ihrer maximalen kinetischen Energie in eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Dies ermöglicht eine direkte, leicht messbare Anzeige der Photonenenergie oberhalb des Schwellenwerts.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch E_γ = hc/λ, dann V_stop = K_max = E_γ − φ unter Verwendung von φ = 2.0 eV (numerisch, da 1 eV der kinetischen Energie durch genau 1 V des Verzögerungspotentials gestoppt wird). Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum die Messung der Stoppspannung ein cleverer experimenteller Trick ist: Sie zeigt K_max in eV direkt an, ohne dass die Elektronengeschwindigkeiten direkt gemessen werden müssen.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Wenn Sie V_stop stattdessen gegen die FREQUENZ (nicht die Wellenlänge) des Lichts auftragen würden, wäre die Steigung dieser Linie gleich h/e – Plancks Konstante dividiert durch die Elektronenladung. Erklären Sie, warum dieser Graph früher zur experimentellen Messung der Planckschen Konstante verwendet wurde.
- Wie groß wäre das Stopppotential für Licht mit einer Photonenenergie unter 2.0 eV? Würden Sie in diesem Fall überhaupt ein Stopppotential benötigen?
- 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
- Willkommen bei photoelektrisch — Gegenspannung
- Photoelement auswählen
- Abspielen drücken
- Gegenspannung
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.