فیزیک نوین
پتانسیل بازدارنده
V را بروبید — منحنی I–V را ببینید؛ جریان با نزدیکشدن ولتاژ بازدارنده به V_stop میافتد.
پتانسیل بازدارنده — شبیهسازی تعاملی فیزیک نوین. V را بروبید — منحنی I–V را ببینید؛ جریان با نزدیکشدن ولتاژ بازدارنده به V_stop میافتد. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
پتانسیل توقف
V را بروبید — منحنی I–V را ببینید؛ جریان با نزدیکشدن ولتاژ بازدارنده به V_stop میافتد.
ولتاژ بازدارنده با تندترین فوتوالکترونها مخالفت میکند. در پتانسیل توقف V_stop، حتی پرانرژیترین الکترونها هم به کلکتور نمیرسند: eV_stop = K_max = hf − φ. سنجش V_stop برحسب بسامد، ثابت پلانک و تابع کار میدهد — آزمایشی که اینشتین توضیحش داد.
- eV_stop = K_max
- منحنی I–V
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
ولتاژی بازدارنده بهکار میرود تا فوتوالکترونهای جهیده را به سوی فلز برگرداند. چه ولتاژی لازم است تا تندترین الکترونهای جهیده را تازه تازه متوقف کند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- ولتاژ توقف به انرژی فوتون بستگی ندارد.
- ولتاژ توقف (بر حسب ولت) عدداً برابر بیشینهٔ انرژی جنبشی (بر حسب eV) است — توقف تندترین الکترونها دقیقاً همانقدر کار وارونه میخواهد.
- ولتاژ توقف به شکل فتوسل بستگی دارد، نه به نور.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- طول موج λ (nm)
آنچه اندازه میگیرید:
- انرژی فوتون E_γ (eV)
- پتانسیل بازدارنده V_stop (V)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم فوتوالکتریک-بازدارنده را باز کنید و Reset بزنید. تابع کار فتوسل ثابت 2.0 eV است.
- قرائت ولتاژ توقف را فعال کنید.
- طول موج نور را برای هر آزمایش تنظیم کنید و ولتاژ توقف لازم برای مهار تندترین فوتوالکترونها را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
پتانسیل بازدارنده — V_stop = K_max/e
ولتاژ بازدارندهای که تندترین فوتوالکترونها را بهسختی متوقف میکند، برابر بیشینهٔ انرژی جنبشی آنها برحسب eV است: V_stop = K_max = E_γ − φ. این قرائت مستقیم و بهآسانی اندازهگیریشدنی از انرژی فوتون بالای آستانه میدهد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، E_γ = hc/λ و سپس V_stop = K_max = E_γ − φ را با φ = 2.0 eV حساب کنید (عددی، چون دقیقاً 1 eV انرژی جنبشی با 1 V پتانسیل بازدارنده متوقف میشود). با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا اندازهگیری ولتاژ بازدارنده ترفند آزمایشی هوشمندانهای است: K_max را مستقیماً بر حسب eV میخواند بیآنکه نیاز باشد تندی الکترونها را جداگانه بسنجید.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- اگر V_stop را بر حسب «بسامد» نور (نه طول موج) رسم میکردید، شیب آن خط برابر h/e — ثابت پلانک تقسیم بر بار الکترون — میشد. توضیح دهید چرا این نمودار تاریخی برای اندازهگیری تجربی ثابت پلانک به کار میرفت.
- ولتاژ توقف برای نوری با انرژی فوتون زیر 2.0 eV چند میشد؟ اصلاً در آن حالت ولتاژ توقفی لازم بود؟
- 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
- به فوتوالکتریک بازدارنده خوش آمدید
- انتخاب فوتوسل
- Play را بفشارید
- پتانسیل توقف
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.