Фотоэффект: задерживающий потенциал

1 · Прогноз

Приложено задерживающее напряжение, толкающее выбитые фотоэлектроны назад к металлу. Какое напряжение нужно, чтобы едва остановить даже самые быстрые электроны?

• 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.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет задерживающего потенциала и нажмите «Сброс». Работа выхода фотоэлемента фиксирована на 2.0 eV.
2. Включите показание задерживающего потенциала.
3. Задайте длину волны света для каждой пробы и запишите задерживающий потенциал, останавливающий самые быстрые фотоэлектроны.

3 · Сбор данных

Постройте V_stop (ось y) против энергии фотона E_γ (ось x) для трёх проб.

4 · Анализ

1. 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.
2. Объясните, почему измерение задерживающего напряжения — ловкий экспериментальный приём: оно прямо считывает K_max в eV, не требуя напрямую измерять скорости электронов.

5 · Развитие

1. 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.
2. Каким был бы задерживающий потенциал для света с энергией фотонов ниже 2.0 eV? Понадобился бы вообще задерживающий потенциал в этом случае?

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту