Efectul fotoelectric: potențialul de oprire

1 · Prezice

O tensiune de frânare este aplicată pentru a împinge fotoelectronii smulși înapoi spre metal. Ce tensiune este necesară pentru a abia opri chiar și cei mai rapizi electroni smulși?

• Tensiunea de oprire nu depinde de energia fotonului.
• Tensiunea de oprire (în volți) egalează numeric energia cinetică maximă (în eV) — îi trebuie exact atât lucru mecanic invers pentru a opri cei mai rapizi electroni.
• Tensiunea de oprire depinde de forma fotocelulei, nu de lumină.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea photoelectric-retard și apasă Resetează. Funcția de lucru a fotocelulei este fixă la 2.0 eV.
2. Activează citirea potențialului de oprire.
3. Setează lungimea de undă a luminii pentru fiecare încercare și înregistrează potențialul de oprire necesar pentru a opri cei mai rapizi fotoelectroni.

3 · Colectează date

Plotează V_stop (axa y) în funcție de energia fotonului E_γ (axa x) pentru cele trei încercări.

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează E_γ = hc/λ, apoi V_stop = K_max = E_γ − φ folosind φ = 2.0 eV (numeric, pentru că 1 eV de energie cinetică este oprit de exact 1 V de potențial de frânare). Compară cu tabelul.
2. Explică de ce măsurarea tensiunii de oprire este un truc experimental ingenios: citește direct K_max în eV, fără a fi nevoie să măsori direct vitezele electronilor.

5 · Extinde

1. Dacă ai plota V_stop în funcție de FRECVENȚA luminii (nu lungimea de undă), panta acelei linii ar egala h/e — constanta lui Planck împărțită la sarcina electronului. Explică de ce acest grafic a fost folosit istoric pentru a măsura experimental constanta lui Planck.
2. Care ar fi potențialul de oprire pentru lumină cu energie a fotonului sub 2.0 eV? Ți-ar trebui măcar un potențial de oprire în acel caz?

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit