Fényelektromos jelenség: fékezési feszültség

1 · Jóslás

Fékező feszültséget kapcsolnak, hogy a kilökött fotoelektronokat visszatolják a fém felé. Mekkora feszültség kell, hogy éppen csak megállítsa a leggyorsabb kilökött elektronokat is?

• A fékezési feszültség nem függ a fotonenergiától.
• A fékezési feszültség (voltban) számszerűleg egyenlő a maximális mozgási energiával (eV-ban) — pontosan ennyi fordított munka kell a leggyorsabb elektronok megállításához.
• A fékezési feszültség a fotocella alakjától függ, nem a fénytől.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a photoelectric-retard előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A fotocella kilépési munkája 2.0 eV-ra rögzített.
2. Engedélyezd a fékezési feszültség kijelzőt.
3. Állítsd be a fény hullámhosszát minden mérésnél, és rögzítsd a leggyorsabb fotoelektronok megállításához szükséges fékezési feszültséget.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a V_stop-ot (y-tengely) az E_γ fotonenergiával (x-tengely) szemben a három mérésedhez.

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki az E_γ = hc/λ-t, majd V_stop = K_max = E_γ − φ φ = 2.0 eV használatával (számszerűleg, mert 1 eV mozgási energiát pontosan 1 V fékező potenciál állít meg). Hasonlítsd a táblázathoz.
2. Magyarázd meg, miért ügyes kísérleti trükk a fékezési feszültség mérése: közvetlenül leolvassa a K_max-ot eV-ban, anélkül hogy az elektronok sebességét kellene közvetlenül mérni.

5 · Kiterjesztés

1. Ha a V_stop-ot a fény FREKVENCIÁJÁVAL (nem hullámhosszával) ábrázolnád, annak a vonalnak a meredeksége h/e lenne — a Planck-állandó osztva az elektron töltésével. Magyarázd meg, miért használták ezt a grafikont történelmileg a Planck-állandó kísérleti mérésére.
2. Mekkora lenne a fékezési feszültség egy 2.0 eV alatti fotonenergiájú fénynél? Egyáltalán kellene akkor fékezési feszültség?

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap