Moderna fizika

Kočeći napon

Promijeni V — gledaj I–V krivulju; struja pada kako kočeći napon prilazi V_stop.

Kočeći napon — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Promijeni V — gledaj I–V krivulju; struja pada kako kočeći napon prilazi V_stop. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Zaustavni napon

Promijeni V — gledaj I–V krivulju; struja pada kako kočeći napon prilazi V_stop.

Kočeći napon suprotstavlja se najbržim fotoelektronima. Pri zaustavnom naponu V_stop, čak i najenergičniji elektroni ne dosežu kolektor: eV_stop = K_max = hf − φ. Mjerenje V_stop u ovisnosti o frekvenciji daje Planckovu konstantu i izlazni rad — pokus koji je Einstein objasnio.

• eV_stop = K_max
• I–V krivulja

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Kočeći napon primjenjuje se da gurne izbačene fotoelektrone natrag prema metalu. Koji napon je potreban da jedva zaustavi čak i najbrže izbačene elektrone?

Predviđanja za odvagnuti

• Zaustavni napon ne ovisi o energiji fotona.
• Zaustavni napon (u voltima) brojčano je jednak maksimalnoj kinetičkoj energiji (u eV) — treba točno toliko reverznog rada za zaustavljanje najbržih elektrona.
• Zaustavni napon ovisi o obliku fotostanice, ne o svjetlosti.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Valna duljina λ (nm)

Što mjeriš:

• Energija fotona E_γ (eV)
• Zaustavni napon V_stop (V)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav photoelectric-retard i pritisni Resetiraj. Izlazni rad fotostanice fiksiran je na 2.0 eV.
2. Omogući očitanje zaustavnog napona.
3. Postavi valnu duljinu svjetlosti za svaki pokušaj i zabilježi zaustavni napon potreban za obustavu najbržih fotoelektrona.

Odgovarajuća jednadžba

Zaustavni napon — V_stop = K_max/e

Kočeći napon koji jedva zaustavlja najbrže fotoelektrone jednak je njihovoj maksimalnoj kinetičkoj energiji u eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. To daje izravan, lako mjerljiv očit energije fotona iznad praga.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj E_γ = hc/λ, zatim V_stop = K_max = E_γ − φ koristeći φ = 2.0 eV (brojčano, jer 1 eV kinetičke energije zaustavlja točno 1 V kočnog napona). Usporedi s tablicom.
• Objasni zašto je mjerenje zaustavnog napona domišljat eksperimentalni trik: izravno očitava K_max u eV bez potrebe za izravnim mjerenjem brzina elektrona.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Kad bi umjesto toga nacrtao V_stop naspram FREKVENCIJE svjetlosti (ne valne duljine), nagib te crte bio bi h/e — Planckova konstanta podijeljena nabojem elektrona. Objasni zašto je ovaj graf povijesno korišten za eksperimentalno mjerenje Planckove konstante.
• Koji bi bio zaustavni napon za svjetlost s energijom fotona ispod 2.0 eV? Bi li u tom slučaju uopće trebao zaustavni napon?

• 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

1. Dobro došli u fotoelektrično kočenje
2. Odaberi fotostanicu
3. Pritisni Pokreni
4. Zaustavni napon
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Fotoelektrični učinak