Σύγχρονη φυσική
Τάση αναστολής
Σάρωσε V — δες την καμπύλη I–V· η ένταση πέφτει καθώς η ανασχετική τάση πλησιάζει το V_stop.
Τάση αναστολής — διαδραστική προσομοίωση Σύγχρονη φυσική. Σάρωσε V — δες την καμπύλη I–V· η ένταση πέφτει καθώς η ανασχετική τάση πλησιάζει το V_stop. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Δυναμικό αναστολής
Σάρωσε το V — δες την καμπύλη I–V· το ρεύμα πέφτει καθώς η τάση αναστολής πλησιάζει το V_stop.
Η τάση αναστολής αντιτίθεται στα ταχύτερα φωτοηλεκτρόνια. Στο δυναμικό αναστολής V_stop, ακόμη και τα πιο ενεργητικά ηλεκτρόνια δεν φτάνουν τον συλλέκτη: eV_stop = K_max = hf − φ. Η μέτρηση του V_stop έναντι της συχνότητας δίνει τη σταθερά Planck και το έργο εξόδου — το πείραμα που εξήγησε ο Einstein.
- eV_stop = K_max
- Καμπύλη I–V
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Τάση αναστολής εφαρμόζεται για να ωθήσει τα εκτοξευμένα φωτοηλεκτρόνια πίσω προς το μέταλλο. Ποια τάση χρειάζεται για να σταματήσει οριακά ακόμη και τα ταχύτερα εκτοξευμένα ηλεκτρόνια;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Η τάση αναστολής δεν εξαρτάται από την ενέργεια φωτονίου.
- Η τάση αναστολής (σε βολτ) αριθμητικά ισούται με τη μέγιστη κινητική ενέργεια (σε eV) — χρειάζεται ακριβώς τόση αντίστροφο έργο για να σταματήσουν τα ταχύτερα ηλεκτρόνια.
- Η τάση αναστολής εξαρτάται από το σχήμα του φωτοκυττάρου, όχι από το φως.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Μήκος κύματος λ (nm)
Τι μετράς:
- Ενέργεια φωτονίου E_γ (eV)
- Δυναμικό αναστολής V_stop (V)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή photoelectric-retard και πάτησε Επαναφορά. Το έργο εξόδου του φωτοκυττάρου είναι σταθερό στα 2.0 eV.
- Ενεργοποίησε την ένδειξη δυναμικού αναστολής.
- Ρύθμισε το μήκος κύματος του φωτός για κάθε δοκιμή και κατέγραψε το δυναμικό αναστολής που απαιτείται για να σταματήσουν τα ταχύτερα φωτοηλεκτρόνια.
Κυρίαρχη εξίσωση
Δυναμικό αναστολής — V_stop = K_max/e
Η αναστέλλουσα τάση που σταματά οριακά τα ταχύτερα φωτοηλεκτρόνια ισούται με τη μέγιστη κινητική τους ενέργεια σε eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Αυτό δίνει ευθεία, εύκολα μετρήσιμη ένδειξη της ενέργειας φωτονίου πάνω από το κατώφλι.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε E_γ = hc/λ, μετά V_stop = K_max = E_γ − φ χρησιμοποιώντας φ = 2.0 eV (αριθμητικά, αφού 1 eV κινητικής ενέργειας σταματάται από ακριβώς 1 V αναστέλλουσας τάσης). Σύγκρινε με τον πίνακα.
- Εξήγησε γιατί η μέτρηση της τάσης αναστολής είναι έξυπνο πειραματικό τέχνασμα: διαβάζει ευθέως το K_max σε eV χωρίς ανάγκη ευθείας μέτρησης ταχυτήτων ηλεκτρονίων.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Αν χαράξες το V_stop έναντι της ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ του φωτός (όχι μήκους κύματος) αντίθετα, η κλίση εκείνης της γραμμής θα ισούται με h/e — τη σταθερά Planck διαιρεμένη με το φορτίο ηλεκτρονίου. Εξήγησε γιατί αυτό το γράφημα χρησιμοποιήθηκε ιστορικά για πειραματική μέτρηση της σταθεράς Planck.
- Ποιο θα ήταν το δυναμικό αναστολής για φως με ενέργεια φωτονίου κάτω από 2.0 eV; Θα χρειαζόσουν καν δυναμικό αναστολής σε εκείνη την περίπτωση;
- 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
- Καλώς όρισες στη Φωτοηλεκτρική αναστολή
- Επίλεξε το φωτοκύτταρο
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Δυναμικό αναστολής
- Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →