Moderni fysiikka
Hidastava potentiaali
Pyyhkäise V läpi – katso I–V-käyrää; virta laskee, kun hidastava jännite lähestyy V_stop-arvoa.
Hidastava potentiaali – interaktiivinen Moderni fysiikka-simulaatio. Pyyhkäise V läpi – katso I–V-käyrää; virta laskee, kun hidastava jännite lähestyy V_stop-arvoa. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Pysäytysjännite
Pyyhkäise V läpi – katso I–V-käyrää; virta laskee, kun hidastava jännite lähestyy V_stop-arvoa.
Hidastava jännite vastustaa nopeimpia fotoelektroneja. Pysäytysjännitteessä V_stop jopa energisimmät elektronit epäonnistuvat saavuttamaan keräimen: eV_stop = K_max = hf − φ. V_stop:n mittaus taajuuden funktiona antaa Planckin vakion ja irtoamistyön – koe, jonka Einstein selitti.
- eV_stop = K_max
- I–V-käyrä
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Hidastavaa jännitettä kohdistetaan työntämään irtoavat fotoelektronit takaisin kohti metallia. Mikä jännite tarvitaan pysäyttämään tuskinpa edes nopeimmat irtoavat elektronit?
Punniteltavat ennusteet
- Pysäytysjännite ei riipu fotonin energiasta.
- Pysäytysjännite (volteina) on numeerisesti yhtä suuri kuin maksimiliike-energia (eV:na) – siihen tarvitaan täsmälleen sen verran käänteistä työtä pysäyttääkseen nopeimmat elektronit.
- Pysäytysjännite riippuu fotokennon muodosta, ei valosta.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Aallonpituus λ (nm)
Mitä mittaat:
- Fotonin energia E_γ (eV)
- Pysäytysjännite V_stop (V)
Miten tutkimus etenee
- Avaa valosähköinen hidastus -esiasetus ja paina Nollaa. Fotokennon irtoamistyö on kiinnitetty arvoon 2.0 eV.
- Ota käyttöön pysäytysjännitteen lukema.
- Aseta valon aallonpituus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa pysäytysjännite, joka tarvitaan pysäyttämään nopeimmat fotoelektronit.
Hallitseva yhtälö
Pysäytysjännite — V_stop = K_max/e
Hidastava jännite, joka tuskinpa pysäyttää nopeimmat fotoelektronit, on yhtä suuri kuin niiden maksimiliike-energia eV:na: V_stop = K_max = E_γ − φ. Tämä antaa suoran, helposti mitattavan lukeman fotonin energiasta kynnyksen yläpuolella.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Yhdelle suoritukselle laske E_γ = hc/λ, sitten V_stop = K_max = E_γ − φ arvolla φ = 2.0 eV (numeerisesti, koska 1 eV liike-energiaa pysäyttää täsmälleen 1 V hidastavaa potentiaalia). Vertaa taulukkoon.
- Selitä, miksi pysäytysjännitteen mittaaminen on ovela kokeellinen temppu: se lukee suoraan K_max:n eV:na ilman tarvetta mitata elektronien nopeuksia suoraan.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Jos kuvaaisit V_stop:ia valon TAAJUUTTA (ei aallonpituutta) vasten, kyseisen viivan kulmakerroin olisi h/e – Planckin vakio jaettuna elektronin varauksella. Selitä, miksi tätä kuvaajaa käytettiin historiallisesti Planckin vakion kokeelliseen mittaukseen.
- Mikä pysäytyspotentiaali olisi valolle, jonka fotonin energia on arvon 2.0 eV alapuolella? Tarvitsisitko ylipäätään pysäytyspotentiaalia tuossa tapauksessa?
- 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
- Tervetuloa valosähköiseen hidastukseen
- Valitse fotokenno
- Paina Toista
- Pysäytysjännite
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →