Moderne fysikk
Bremsespenning
Sveip V — se I–V-kurven; strømmen synker etter hvert som bremsespenningen nærmer seg V_stop.
Bremsespenning — interaktiv Moderne fysikk-simulering. Sveip V — se I–V-kurven; strømmen synker etter hvert som bremsespenningen nærmer seg V_stop. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Stoppspenning
Sveip V — se I–V-kurven; strømmen synker etter hvert som bremsespenningen nærmer seg V_stop.
Bremsespenningen motvirker de raskeste fotoelektronene. Ved stoppspenning V_stop klarer ikke engang de mest energirike elektronene å nå kollektoren: eV_stop = K_max = hf − φ. Å måle V_stop mot frekvens gir Plancks konstant og arbeidsfunksjonen — eksperimentet Einstein forklarte.
- eV_stop = K_max
- I–V-kurve
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En bremsespenning påføres for å skyve losede fotoelektroner tilbake mot metallet. Hvilken spenning trengs for så vidt å stoppe selv de raskeste losede elektronene?
Prediksjoner å veie
- Stoppspenningen avhenger ikke av fotonenergien.
- Stoppspenningen (i volt) tilsvarer numerisk den maksimale kinetiske energien (i eV) — det krever nøyaktig så mye reversert arbeid å stoppe de raskeste elektronene.
- Stoppspenningen avhenger av fotocellens form, ikke lyset.
Variabelroller
Hva du setter:
- Bølgelengde λ (nm)
Hva du måler:
- Fotonenergi E_γ (eV)
- Stoppspenning V_stop (V)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne fotoelektrisk-bremsing-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Fotocellens arbeidsfunksjon er fast ved 2,0 eV.
- Aktiver stoppspenning-avlesningen.
- Sett lysets bølgelengde for hvert forsøk og registrer stoppspenningen som trengs for å stanse de raskeste fotoelektronene.
Styrende likning
Stoppspenning — V_stop = K_max/e
Bremsespenningen som så vidt stopper de raskeste fotoelektronene tilsvarer deres maksimale kinetiske energi i eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Dette gir en direkte, lett målt avlesning av fotonenergien over terskelen.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn E_γ = hc/λ, deretter V_stop = K_max = E_γ − φ med φ = 2,0 eV (numerisk, siden 1 eV kinetisk energi stanses av nøyaktig 1 V bremsespenning). Sammenlign med tabellen.
- Forklar hvorfor å måle stoppspenningen er et smart eksperimentelt triks: det avleser direkte K_max i eV uten å trenge å måle elektronhastigheter direkte.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Hvis du plottet V_stop mot lysets FREKVENS (ikke bølgelengde) i stedet, ville stigningstallet til den linjen tilsvare h/e — Plancks konstant delt på elementarladingen. Forklar hvorfor denne grafen historisk ble brukt til å måle Plancks konstant eksperimentelt.
- Hva ville stoppspenningen være for lys med fotonenergi under 2,0 eV? Ville du i det hele tatt trengt en stoppspenning i det tilfellet?
- 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
- Velkommen til Fotoelektrisk bremsing
- Velg fotocellen
- Trykk Spill av
- Stoppspenning
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.