現代物理
遏止電圧
V を掃引してください—I–V 曲線を観察します。阻止電圧が V_stop に近づくと電流が下がります。
遏止電圧 — インタラクティブな現代物理シミュレーション。V を掃引してください—I–V 曲線を観察します。阻止電圧が V_stop に近づくと電流が下がります。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
阻止電位
V をスキャン — I–V 曲線を観察してください。阻止電圧が V_stop に近づくと電流は低下します。
阻止電圧は最も速い光電子に逆らいます。阻止電位 V_stop では、最もエネルギーの高い電子でさえ集電極に到達できません：eV_stop = K_max = hf − φ。V_stopを振動数に対して測定すると、プランク定数と仕事関数が得られます — アインシュタインが説明した実験です。
- eV_stop = K_max
- I–V曲線
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
放出光電子を金属へ押し戻す逆電圧をかけます。最速の電子さえちょうど止めるには、何Vが必要でしょうか？
検討する予測
- 阻止電圧は光子エネルギーに依存しません。
- 阻止電圧（V）は最大運動エネルギー（eV）と数値的に等しく、最速電子を止めるにはその逆仕事が必要です。
- 阻止電圧は光でなく光電池の形に依存します。
可変的な役割
設定するもの：
- 波長 λ (nm)
測定するもの：
- 光子エネルギー E_γ (eV)
- 阻止電位 V_stop (V)
実験の進め方
- photoelectric-retard プリセットを開いて Reset を押します。仕事関数は2.0 eVです。
- 阻止電位読み出しを有効にします。
- 各試行で波長を設定し、最速光電子を止める阻止電位を記録します。
支配方程式
阻止電位 — V_stop = K_max/e
最速光電子をちょうど止める逆電圧は、その最大運動エネルギー（eV）に等しく V_stop = K_max = E_γ − φ です。しきい値を超える光子エネルギーを直接測れます。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- E_γ = hc/λ、φ = 2.0 eV で V_stop = K_max = E_γ − φ を計算します。1 eVの運動エネルギーは1 Vで止まるため数値的に等しいです。
- 阻止電圧を測ると電子速度を直接測らずに eV 単位の K_max を読み取れる巧妙な実験法になる理由を説明します。
実験以外での活用
- V_stop を波長でなく光の振動数に対してプロットすると傾きは h/e です。このグラフがプランク定数の実験測定に使われた理由を説明します。
- 光子エネルギーが2.0 eV未満なら阻止電位はどうなりますか？その場合、阻止電位は必要ですか？
- 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
- 阻止電位へようこそ
- 光電管を選択
- 再生
- 阻止電位
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。