광전 효과: 정지 가능성

1 · 예측

방출된 광전자를 금속쪽으로 다시 밀어내기 위해 지연 전압이 적용됩니다. 가장 빠르게 방출되는 전자라도 간신히 멈추려면 어떤 전압이 필요합니까?

• 정지 전압은 광자 에너지에 의존하지 않습니다.
• 정지 전압(볼트 단위)은 수치적으로 최대 운동 에너지(eV 단위)와 동일합니다. 즉, 가장 빠른 전자를 정지시키려면 정확히 그만큼의 역 작업이 필요합니다.
• 정지 전압은 빛이 아니라 광전지의 모양에 따라 달라집니다.

2 · 설정

1. photoelectric-retard 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 광전지의 일함수는 2.0eV로 고정되어 있습니다.
2. 저지 전압 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대해 빛의 파장을 설정하고 가장 빠른 광전자를 정지시키는 데 필요한 정지 전위를 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 V_stop(y축)을 광자 에너지 E_γ(x축)에 대해 그래프로 그리세요.

4 · 분석

1. 한 번의 시행에서는 E_γ = hc/λ를 계산한 다음 φ = 2.0 eV를 사용하여 V_stop = K_max = E_γ − φ를 계산합니다(수치적으로 1 eV의 운동 에너지가 정확히 1 V의 지연 전위에 의해 중단되므로). 표와 비교해 보세요.
2. 정지 전압을 측정하는 것이 영리한 실험적 트릭인 이유를 설명하십시오. 전자 속도를 직접 측정할 필요 없이 eV 단위로 K_max를 직접 읽습니다.

5 · 확장

1. 대신 빛의 FREQUENCY(파장이 아님)에 대해 V_stop을 플롯하면 해당 선의 기울기는 h/e(플랑크 상수를 전자 전하로 나눈 값)와 같습니다. 이 그래프가 역사적으로 실험적으로 플랑크 상수를 측정하는 데 사용된 이유를 설명하십시오.
2. 2.0 eV 미만의 광자 에너지를 갖는 빛의 정지 가능성은 무엇입니까? 이 경우 정지 잠재력이 필요합니까?

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