Modern fysik
Bromspotential
Svep V — se I–V-kurvan; strömmen faller när förspänningen närmar sig V_stop.
Bromspotential — interaktiv Modern fysik-simulering. Svep V — se I–V-kurvan; strömmen faller när förspänningen närmar sig V_stop. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Stopppotential
Svep V — följ I–V-kurvan; strömmen sjunker när den bromsande spänningen närmar sig V_stop.
En bromsande spänning motverkar de snabbaste fotoelektronerna. Vid stoppspänningen V_stop når inte ens de mest energirika elektronerna kollektorn: eV_stop = K_max = hf − φ. Att mäta V_stop som funktion av frekvensen ger Plancks konstant och utträdesarbetet — experimentet som Einstein förklarade.
- eV_stop = K_max
- I–V-kurva
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En bromsande spänning läggs på för att skjuta tillbaka utslungade fotoelektroner mot metallen. Vilken spänning krävs för att precis stoppa även de snabbaste utslungade elektronerna?
Förutsägelser att väga
- Stoppspänningen beror inte av fotonenergin.
- Stoppspänningen (i volt) är numeriskt lika med den maximala rörelseenergin (i eV) — det krävs exakt så mycket motarbete för att stoppa de snabbaste elektronerna.
- Stoppspänningen beror av fotocellens form, inte av ljuset.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Våglängd λ (nm)
Det du mäter:
- Fotonenergi E_γ (eV)
- Stopppotential V_stop (V)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Fotoelektrisk stoppspänning och tryck på Återställ. Fotocellens utträdesarbete är fast på 2.0 eV.
- Aktivera avläsningen av stoppspänningen.
- Ställ in ljusets våglängd för varje försök och notera stoppspänningen som krävs för att stoppa de snabbaste fotoelektronerna.
Styrande ekvation
Stopppotential — V_stop = K_max/e
Den bromsande spänning som precis stoppar de snabbaste fotoelektronerna är lika med deras maximala rörelseenergi i eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Det ger en direkt och lättmätt avläsning av fotonenergin över tröskeln.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök E_γ = hc/λ, sedan V_stop = K_max = E_γ − φ med φ = 2.0 eV (numeriskt, eftersom 1 eV rörelseenergi stoppas av exakt 1 V bromsande potential). Jämför med tabellen.
- Förklara varför det att mäta stoppspänningen är ett smart experimentellt knep: den läser av K_max direkt i eV utan att man behöver mäta elektronernas hastigheter direkt.
Var det här syns utanför labbet
- Om du i stället ritade V_stop mot ljusets FREKVENS (inte våglängden), skulle linjens lutning bli h/e — Plancks konstant delad med elektronens laddning. Förklara varför detta diagram historiskt användes för att mäta Plancks konstant experimentellt.
- Vad skulle stoppspänningen bli för ljus med fotonenergi under 2.0 eV? Skulle man ens behöva någon stoppspänning i det fallet?
- 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
- Välkommen till Fotoelektrisk motspänning
- Välj fotocellen
- Tryck på Spela
- Stopppotential
- Öppna panelen Egenskaper
- Du klarade det!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.