Modernioji fizika
Stabdanti įtampa
Slink V — žiūrėk I–V kreivę; srovė krenta, kai stabdanti įtampa artėja prie V_stop.
Stabdanti įtampa — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Slink V — žiūrėk I–V kreivę; srovė krenta, kai stabdanti įtampa artėja prie V_stop. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Stabdymo potencialas
Slink V — žiūrėk I–V kreivę; srovė krenta stabdančiai įtampai artėjant prie V_stop.
Stabdanti įtampa priešinasi greičiausiems fotoelektronams. Esant stabdymo potencialui V_stop, net energingiausi elektronai nepasiekia kolektoriaus: eV_stop = K_max = hf − φ. Matuodamas V_stop pagal dažnį gauni Planko konstantą ir išlaisvinimo darbą — eksperimentą, kurį paaiškino Einšteinas.
- eV_stop = K_max
- I–V kreivė
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Stabdanti įtampa pritaikoma stumti išmuštus fotoelektronus atgal link metalo. Kokia įtampa reikalinga, kad vos vos sustabdytum net greičiausius išmuštus elektronus?
Svarstytini spėjimai
- Stabdymo įtampa nepriklauso nuo fotono energijos.
- Stabdymo įtampa (voltais) skaitiškai lygi didžiausiajai kinetinei energijai (eV) — reikia būtent tiek atvirkščio darbo, kad sustabdytum greičiausius elektronus.
- Stabdymo įtampa priklauso nuo fotocelės formos, ne nuo šviesos.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Bangos ilgis λ (nm)
Ką tu matauji:
- Fotono energija E_γ (eV)
- Stabdymo potencialas V_stop (V)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Fotoefektas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Fotocelės išlaisvinimo darbas fiksuotas 2.0 eV.
- Įjunk stabdymo potencialo rodmuo.
- Nustatyk šviesos bangos ilgį kiekvienam bandymui ir užsirašyk stabdymo potencialą, reikalingą greičiausiesiems fotoelektronams sustabdyti.
Valdančioji lygtis
Stabdymo potencialas — V_stop = K_max/e
Stabdanti įtampa, kuri vos vos sustabdo greičiausius fotoelektronus, lygi jų didžiausiajai kinetinei energijai eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Tai duoda tiesioginį, lengvai išmatuojamą fotono energijos virš ribos rodmenį.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok E_γ = hc/λ, tada V_stop = K_max = E_γ − φ naudodamas φ = 2.0 eV (skaitiškai, nes 1 eV kinetinės energijos sustabdoma būtent 1 V stabdančiojo potencialo). Palygink su lentele.
- Paaiškink, kodėl stabdančiosios įtampos matavimas yra gudrus eksperimentinis triukas: jis tiesiogiai nuskaito K_max eV be reikalo matuoti elektronų greičius tiesiogiai.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Jei braižytum V_stop prieš šviesos DAŽNĮ (ne bangos ilgį), tos linijos nuolydis būtų lygus h/e — Planko konstantai, padalytai iš elektronų krūvio. Paaiškink, kodėl šis grafikas istoriškai buvo naudojamas Planko konstantai eksperimentiškai išmatuoti.
- Kokia būtų stabdymo potencialas šviesai, kurios fotono energija žemiau 2.0 eV? Ar iš viso reikėtų stabdymo potencialo tuo atveju?
- 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
- Sveiki atvykę prie stabdančiosios įtampos
- Pasirink fotocelę
- Spausk Leisti
- Stabdymo potencialas
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →