Het foto-elektrisch effect: stopspanning

1 · Voorspel

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?

• 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.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling photoelectric-retard en druk op Herstel. De uittreearbeid van de fotocel staat vast op 2.0 eV.
2. Zet de aflezing van de stopspanning aan.
3. 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.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen V_stop (y-as) uit tegen de fotonenergie E_γ (x-as).

4 · Analyseer

1. 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.
2. 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.

5 · Verdiep

1. 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.
2. Wat zou de stopspanning zijn voor licht met fotonenergie onder 2.0 eV? Heb je in dat geval überhaupt een stopspanning nodig?

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde