Modernā fizika
Aiztures spriegums
Pārslēdz V — vēro I–V līkni; strāva krītas, kad aiztures spriegums tuvojas V_stop.
Aiztures spriegums — interaktīva Modernā fizika simulācija. Pārslēdz V — vēro I–V līkni; strāva krītas, kad aiztures spriegums tuvojas V_stop. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Aiztures potenciāls
Pārslēdz V — vēro I–V līkni; strāva krītas, aiztures spriegumam tuvojoties V_stop.
Aiztures spriegums pretojas ātrākajiem fotoelektroniem. Pie aiztures potenciāla V_stop pat visenerģiskākie elektroni nesasniedz kolektoru: eV_stop = K_max = hf − φ. V_stop mērīšana pret frekvenci dod Planka konstanti un izejas darbu — eksperiments, ko izskaidroja Einšteins.
- eV_stop = K_max
- I–V līkne
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Aiztures spriegums tiek pielikts, lai grūstu izsviestos fotoelektronus atpakaļ uz metālu. Kāds spriegums vajadzīgs, lai tik tikko apturētu pat ātrākos izsviestos elektronus?
Prognozes, ko svērt
- Aiztures spriegums nav atkarīgs no fotona enerģijas.
- Aiztures spriegums (voltos) skaitliski ir vienāds ar maksimālo kinētisko enerģiju (eV) — vajag tieši tik daudz apgriezta darba, lai apturētu ātrākos elektronus.
- Aiztures spriegums atkarīgs no fotoelementa formas, nevis gaismas.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Viļņa garums λ (nm)
Ko tu mēri:
- Fotona enerģija E_γ (eV)
- Aiztures potenciāls V_stop (V)
Kā izpēte norit
- Atver fotoefekta aiztures eksperimentu un nospied Atiestatīt. Fotoelementa izejas darbs ir fiksēts 2.0 eV.
- Ieslēdz aiztures potenciāla rādījumu.
- Iestati gaismas viļņa garumu katram mēģinājumam un ieraksti aiztures potenciālu, kas vajadzīgs, lai apturētu ātrākos fotoelektronu.
Noteicošais vienādojums
Aiztures potenciāls — V_stop = K_max/e
Aiztures spriegums, kas tikko apturē ātrākos fotoelektronu, ir vienāds ar to maksimālo kinētisko enerģiju eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Tas dod tiešu, viegli mērāmu fotona enerģijas nolasījumu virs robežas.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini E_γ = hc/λ, tad V_stop = K_max = E_γ − φ ar φ = 2.0 eV (skaitliski, tā kā 1 eV kinētiskās enerģijas tiek apturēta ar precīzi 1 V aiztures potenciāla). Salīdzini ar tabulu.
- Izskaidro, kāpēc aiztures sprieguma mērīšana ir gudrs eksperimentāls triks: tas tieši nolasa K_max eV, bez vajadzības tieši mērīt elektronu ātrumus.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Ja tu zīmētu V_stop pret gaismas FREKVENCI (nevis viļņa garumu), šīs līnijas slīpums būtu h/e — Planka konstante dalīta ar elektrona lādiņu. Izskaidro, kāpēc šis grafiks vēsturiski tika izmantots, lai eksperimentāli izmērītu Planka konstanti.
- Kāds būtu aiztures potenciāls gaismai ar fotona enerģiju zem 2.0 eV? Vai tev vispār vajadzētu aiztures potenciālu tajā gadījumā?
- 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
- Sveicināts fotoefekta aiztures eksperimentā
- Atlasīts fotoelementu
- Nospied „Atskaņot”
- Aiztures potenciāls
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →