Efekt fotoelektryczny: potencjał hamowania

1 · Prognoza

Napięcie hamujące odpycha wybite fotoelektrony z powrotem ku metalowi. Jakie napięcie jest potrzebne, by ledwo zatrzymać nawet najszybsze wybite elektrony?

• 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.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset potencjału hamującego i naciśnij Reset. Praca wyjścia fotoogniwa jest stała 2.0 eV.
2. Włącz odczyt potencjału hamowania.
3. Ustaw długość fali światła dla każdej próby i zapisz potencjał hamowania potrzebny do zatrzymania najszybszych fotoelektronów.

3 · Zbieranie danych

Narysuj V_stop (oś y) względem energii fotonu E_γ (oś x) dla trzech prób.

4 · Analiza

1. 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.
2. Wyjaśnij, dlaczego pomiar napięcia hamowania to sprytny trik eksperymentalny: odczytuje wprost K_max w eV, bez potrzeby bezpośredniego mierzenia prędkości elektronów.

5 · Rozszerzenie

1. 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.
2. Jakim byłby potencjał hamowania dla światła o energii fotonu poniżej 2.0 eV? Czy w ogóle potrzebny byłby wtedy potencjał hamowania?

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu

138 bezpłatnych kart pracy z fizyki do druku