Современная физика
Задерживающий потенциал
Разверните V — следите за кривой I–V; ток падает по мере приближения задерживающего напряжения к V_stop.
Задерживающий потенциал — интерактивная симуляция (Современная физика). Разверните V — следите за кривой I–V; ток падает по мере приближения задерживающего напряжения к V_stop. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Задерживающий потенциал
Разверните V — следите за кривой I–V; ток падает по мере приближения задерживающего напряжения к V_stop.
Задерживающее напряжение противостоит самым быстрым фотоэлектронам. При запирающем потенциале V_stop даже самые энергичные электроны не достигают коллектора: eV_stop = K_max = hf − φ. Измерение V_stop против частоты даёт постоянную Планка и работу выхода — эксперимент, который объяснил Эйнштейн.
- eV_stop = K_max
- Кривая I–V
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Приложено задерживающее напряжение, толкающее выбитые фотоэлектроны назад к металлу. Какое напряжение нужно, чтобы едва остановить даже самые быстрые электроны?
Прогнозы для взвешивания
- Задерживающее напряжение не зависит от энергии фотона.
- Задерживающее напряжение (в вольтах) численно равно максимальной кинетической энергии (в eV) — чтобы остановить самые быстрые электроны, нужна ровно такая обратная работа.
- Задерживающее напряжение зависит от формы фотоэлемента, а не от света.
Роли переменных
Что вы задали:
- Длина волны λ (nm)
Что вы измеряете:
- Энергия фотона E_γ (eV)
- Задерживающий потенциал V_stop (V)
Как идёт исследование
- Откройте пресет задерживающего потенциала и нажмите «Сброс». Работа выхода фотоэлемента фиксирована на 2.0 eV.
- Включите показание задерживающего потенциала.
- Задайте длину волны света для каждой пробы и запишите задерживающий потенциал, останавливающий самые быстрые фотоэлектроны.
Определяющее уравнение
Задерживающий потенциал — V_stop = K_max/e
Задерживающее напряжение, едва останавливающее самые быстрые фотоэлектроны, равно их максимальной кинетической энергии в эВ: V_stop = K_max = E_γ − φ. Это прямой, легко измеряемый показатель энергии фотона над порогом.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите E_γ = hc/λ, затем V_stop = K_max = E_γ − φ при φ = 2.0 эВ (численно: 1 эВ кинетической энергии останавливается ровно 1 В задерживающего потенциала). Сравните с таблицей.
- Объясните, почему измерение задерживающего напряжения — ловкий экспериментальный приём: оно прямо считывает K_max в eV, не требуя напрямую измерять скорости электронов.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Если построить V_stop против ЧАСТОТЫ света (не длины волны), наклон линии будет равен h/e — постоянной Планка, делённой на заряд электрона. Объясните, почему этот график исторически использовали для экспериментального измерения постоянной Планка.
- Каким был бы задерживающий потенциал для света с энергией фотонов ниже 2.0 eV? Понадобился бы вообще задерживающий потенциал в этом случае?
- 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
- Добро пожаловать к задерживающему потенциалу
- Выберите фотоэлемент
- Нажмите Play
- Задерживающий потенциал
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →