El efecto fotoeléctrico: detener el potencial
1 · Predecir
Se aplica un voltaje de retardo para empujar los fotoelectrones expulsados hacia el metal. ¿Qué voltaje se necesita para detener apenas incluso los electrones expulsados más rápido?
- El voltaje de parada no depende de la energía del fotón.
- El voltaje de parada (en voltios) es numéricamente igual a la energía cinética máxima (en eV); se necesita exactamente esa misma cantidad de trabajo inverso para detener a los electrones más rápidos.
- La tensión de parada depende de la forma de la fotocélula, no de la luz.
2 · Configurar
- Abra el preajuste de retardo fotoeléctrico y presione Restablecer. La función de trabajo de la fotocélula está fijada en 2.0 eV.
- Habilite la lectura del potencial de parada.
- Establezca la longitud de onda de la luz para cada prueba y registre el potencial de parada necesario para detener los fotoelectrones más rápidos.
3 · Recopilar Datos
| Longitud de onda λ (nm) | Energía del fotón E_γ (eV) | Detener el potencial V_stop (V) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 350.00 | ||
| 450.00 |
Trace V_stop (eje y) frente a la energía del fotón E_γ (eje x) para sus tres pruebas.
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule E_γ = hc/λ, luego V_stop = K_max = E_γ − φ usando φ = 2.0 eV (numéricamente, ya que 1 eV de energía cinética se detiene exactamente con 1 V de potencial de retardo). Compare con la tabla.
- Explique por qué medir el voltaje de parada es un truco experimental inteligente: lee directamente K_max en eV sin necesidad de medir directamente las velocidades de los electrones.
5 · Ampliar
- Si, en cambio, trazaras V_stop contra la FRECUENCIA de la luz (no la longitud de onda), la pendiente de esa línea sería igual a h/e, la constante de Planck dividida por la carga del electrón. Explique por qué esta gráfica se usó históricamente para medir la constante de Planck de manera experimental.
- ¿Cuál sería el potencial de frenado de la luz con energía fotónica inferior a 2.0 eV? ¿Necesitaría siquiera un potencial de parada en ese caso?
La física detrás de este experimento
Detener el potencial
El voltaje de retardo que apenas detiene a los fotoelectrones más rápidos es igual a su energía cinética máxima en eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Esto proporciona una lectura directa y fácil de medir de la energía del fotón por encima del umbral.