Fizyka współczesna
Potencjał hamujący
Przejedź V — patrz na krzywą I–V; prąd spada, gdy napięcie hamujące zbliża się do V_stop.
Potencjał hamujący — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Przejedź V — patrz na krzywą I–V; prąd spada, gdy napięcie hamujące zbliża się do V_stop. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Potencjał hamowania
Przejedź V — patrz na krzywą I–V; prąd spada, gdy napięcie hamujące zbliża się do V_stop.
Napięcie hamujące przeciwdziała najszybszym fotoelektronom. Przy potencjale zatrzymania V_stop nawet najbardziej energetyczne elektrony nie docierają do kolektora: eV_stop = K_max = hf − φ. Pomiar V_stop względem częstotliwości daje stałą Plancka i pracę wyjścia — eksperyment, który Einstein wyjaśnił.
- eV_stop = K_max
- Krzywa I–V
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Napięcie hamujące odpycha wybite fotoelektrony z powrotem ku metalowi. Jakie napięcie jest potrzebne, by ledwo zatrzymać nawet najszybsze wybite elektrony?
Prognozy do rozważenia
- Napięcie hamowania nie zależy od energii fotonu.
- Napięcie hamowania (w woltach) liczbowo równa się maksymalnej energii kinetycznej (w eV) — trzeba dokładnie tyle pracy wstecznej, by zatrzymać najszybsze elektrony.
- Napięcie hamowania zależy od kształtu fotoogniwa, nie od światła.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Długość fali λ (nm)
Co mierzysz:
- Energia fotonu E_γ (eV)
- Potencjał hamowania V_stop (V)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset potencjału hamującego i naciśnij Reset. Praca wyjścia fotoogniwa jest stała 2.0 eV.
- Włącz odczyt potencjału hamowania.
- Ustaw długość fali światła dla każdej próby i zapisz potencjał hamowania potrzebny do zatrzymania najszybszych fotoelektronów.
Równanie rządzące
Potencjał hamowania — V_stop = K_max/e
Napięcie hamujące, które ledwo ledwo zatrzymuje najszybsze fotoelektrony, równa się ich maksymalnej energii kinetycznej w eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. To bezpośredni, łatwy do zmierzenia odczyt energii fotonu ponad próg.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz E_γ = hc/λ, a potem V_stop = K_max = E_γ − φ przy φ = 2.0 eV (numerycznie: 1 eV energii kinetycznej zatrzymuje dokładnie 1 V napięcia hamującego). Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego pomiar napięcia hamowania to sprytny trik eksperymentalny: odczytuje wprost K_max w eV, bez potrzeby bezpośredniego mierzenia prędkości elektronów.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Gdybyś narysował V_stop względem CZĘSTOTLIWOŚCI światła (nie długości fali), nachylenie tej prostej równałoby się h/e — stałej Plancka podzielonej przez ładunek elektronu. Wyjaśnij, dlaczego ten wykres historycznie służył do eksperymentalnego zmierzenia stałej Plancka.
- Jakim byłby potencjał hamowania dla światła o energii fotonu poniżej 2.0 eV? Czy w ogóle potrzebny byłby wtedy potencjał hamowania?
- 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
- Witamy w potencjale hamującym
- Zaznacz fotoogniwo
- Naciśnij Play
- Potencjał hamowania
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →