Den fotoelektriske effekten: stoppspenning

1 · Prediker

En bremsespenning påføres for å skyve losede fotoelektroner tilbake mot metallet. Hvilken spenning trengs for så vidt å stoppe selv de raskeste losede elektronene?

• 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.

2 · Oppsett

1. Åpne fotoelektrisk-bremsing-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Fotocellens arbeidsfunksjon er fast ved 2,0 eV.
2. Aktiver stoppspenning-avlesningen.
3. Sett lysets bølgelengde for hvert forsøk og registrer stoppspenningen som trengs for å stanse de raskeste fotoelektronene.

3 · Samle inn data

Plott V_stop (y-akse) mot fotonenergi E_γ (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. 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.
2. Forklar hvorfor å måle stoppspenningen er et smart eksperimentelt triks: det avleser direkte K_max i eV uten å trenge å måle elektronhastigheter direkte.

5 · Utvid

1. 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.
2. Hva ville stoppspenningen være for lys med fotonenergi under 2,0 eV? Ville du i det hele tatt trengt en stoppspenning i det tilfellet?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark