Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: Δυναμικό αναστολής

1 · Πρόβλεψε

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;

• 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.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή photoelectric-retard και πάτησε Επαναφορά. Το έργο εξόδου του φωτοκυττάρου είναι σταθερό στα 2.0 eV.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη δυναμικού αναστολής.
3. Ρύθμισε το μήκος κύματος του φωτός για κάθε δοκιμή και κατέγραψε το δυναμικό αναστολής που απαιτείται για να σταματήσουν τα ταχύτερα φωτοηλεκτρόνια.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το V_stop (άξονας y) έναντι της ενέργειας φωτονίου E_γ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου.

4 · Ανάλυση

1. 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.
2. Εξήγησε γιατί η μέτρηση της τάσης αναστολής είναι έξυπνο πειραματικό τέχνασμα: διαβάζει ευθέως το K_max σε eV χωρίς ανάγκη ευθείας μέτρησης ταχυτήτων ηλεκτρονίων.

5 · Επέκταση

1. 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.
2. 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;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής