Valosähköinen ilmiö: pysäytysjännite

1 · Ennusta

Hidastavaa jännitettä kohdistetaan työntämään irtoavat fotoelektronit takaisin kohti metallia. Mikä jännite tarvitaan pysäyttämään tuskinpa edes nopeimmat irtoavat elektronit?

• 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.

2 · Kokoa

1. Avaa valosähköinen hidastus -esiasetus ja paina Nollaa. Fotokennon irtoamistyö on kiinnitetty arvoon 2.0 eV.
2. Ota käyttöön pysäytysjännitteen lukema.
3. Aseta valon aallonpituus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa pysäytysjännite, joka tarvitaan pysäyttämään nopeimmat fotoelektronit.

3 · Kerää data

Kuvaa V_stop (y-akseli) fotonin energiaa E_γ vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. 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.
2. Selitä, miksi pysäytysjännitteen mittaaminen on ovela kokeellinen temppu: se lukee suoraan K_max:n eV:na ilman tarvetta mitata elektronien nopeuksia suoraan.

5 · Laajenna

1. 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.
2. Mikä pysäytyspotentiaali olisi valolle, jonka fotonin energia on arvon 2.0 eV alapuolella? Tarvitsisitko ylipäätään pysäytyspotentiaalia tuossa tapauksessa?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia