Effetto fotoelettrico: potenziale d'arresto
1 · Prevedi
Una tensione d'arresto rispinge i fotoelettroni verso il metallo. Quale tensione serve per fermare appena anche i più veloci?
- Non dipende dall'energia del fotone.
- La tensione d'arresto (in volt) numericamente eguaglia la KE massima (in eV): serve esattamente quel lavoro inverso.
- Dipende dalla forma della fotocellula, non dalla luce.
2 · Configurazione
- Apri il preset potenziale d'arresto e premi Reimposta. Funzione lavoro fissata a 2.0 eV.
- Attiva la lettura del potenziale d'arresto.
- Imposta la λ per ogni prova e registra il potenziale d'arresto.
3 · Raccogli dati
| Lunghezza d'onda λ (nm) | Energia fotone E_γ (eV) | Potenziale d'arresto V_stop (V) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 350.00 | ||
| 450.00 |
Traccia V_stop (asse y) contro E_γ (asse x) per le tre prove.
4 · Analizza
- Per una prova, calcola E_γ = hc/λ, poi V_stop = K_max = E_γ − φ usando φ = 2.0 eV (numericamente: 1 eV di energia cinetica è fermato da esattamente 1 V di potenziale frenante). Confronta con la tabella.
- Spiega perché misurare la tensione d'arresto è un trucco elegante: legge K_max in eV senza misurare direttamente le velocità.
5 · Estendi
- Tracciando V_stop contro la FREQUENZA (non λ), la pendenza varrebbe h/e — Planck sulla carica dell'elettrone. Spiega perché questo grafico fu storicamente usato per misurare la costante di Planck.
- Quanto varrebbe il potenziale d'arresto per luce sotto 2.0 eV? Servirebbe perfino, in quel caso?
La fisica dietro questo esperimento
Potenziale d'arresto
Il voltaggio frenante che appena appena ferma i fotoelettroni più veloci eguaglia la loro energia cinetica massima in eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Questo dà una lettura diretta e facilmente misurabile dell'energia del fotone sopra soglia.