Moderne natuurkunde
Rempotentiaal
Varieer V — bekijk de I–V-kromme; de stroom valt af naarmate de remspanning V_stop nadert.
Rempotentiaal — interactieve Moderne natuurkunde-simulatie. Varieer V — bekijk de I–V-kromme; de stroom valt af naarmate de remspanning V_stop nadert. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Stoppotentiaal
Varieer V — bekijk de I–V-curve; de stroom daalt naarmate de remspanning dichter bij V_stop komt.
De remspanning werkt de snelste foto-elektronen tegen. Bij de stopspanning V_stop halen zelfs de energierijkste elektronen de collector niet: eV_stop = K_max = hf − φ. Het meten van V_stop versus frequentie levert de constante van Planck en de uittreearbeid op — het experiment dat Einstein verklaarde.
- eV_stop = K_max
- I–V-curve
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Een remspanning wordt aangelegd om uitgestoten foto-elektronen terug naar het metaal te duwen. Welke spanning is nodig om zelfs de snelste uitgestoten elektronen nog net tegen te houden?
Voorspellingen om te wegen
- De stopspanning hangt niet af van de fotonenergie.
- De stopspanning (in volt) is numeriek gelijk aan de maximale kinetische energie (in eV) — het kost exact zoveel tegengestelde arbeid om de snelste elektronen te stoppen.
- De stopspanning hangt af van de vorm van de fotocel, niet van het licht.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Golflengte λ (nm)
Wat je meet:
- Fotonenergie E_γ (eV)
- Stoppotentiaal V_stop (V)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling photoelectric-retard en druk op Herstel. De uittreearbeid van de fotocel staat vast op 2.0 eV.
- Zet de aflezing van de stopspanning aan.
- Stel voor elke meting de golflengte van het licht in en noteer de stopspanning die nodig is om de snelste foto-elektronen tegen te houden.
Leidende vergelijking
Stoppotentiaal — V_stop = K_max/e
De remspanning die de snelste foto-elektronen nog net stopt is gelijk aan hun maximale kinetische energie in eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Dit geeft een directe, makkelijk meetbare aflezing van de fotonenergie boven de drempel.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting E_γ = hc/λ uit en daarna V_stop = K_max = E_γ − φ met φ = 2.0 eV (numeriek, want 1 eV kinetische energie wordt exact gestopt door 1 V remspanning). Vergelijk met de tabel.
- Leg uit waarom het meten van de stopspanning een slimme experimentele truc is: hij leest K_max rechtstreeks in eV af zonder dat je elektronensnelheden direct hoeft te meten.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Als je V_stop in plaats daarvan uitzette tegen de FREQUENTIE (niet de golflengte) van het licht, zou de richtingscoëfficiënt van die lijn h/e zijn — de constante van Planck gedeeld door de elektronlading. Leg uit waarom deze grafiek historisch werd gebruikt om de constante van Planck experimenteel te bepalen.
- Wat zou de stopspanning zijn voor licht met fotonenergie onder 2.0 eV? Heb je in dat geval überhaupt een stopspanning nodig?
- 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
- Welkom bij Foto-elektrische remspanning
- Selecteer de fotocel
- Druk op Start
- Stoppotentiaal
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.