Den fotoelektriska effekten: stoppspänningen

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Fotoelektrisk stoppspänning och tryck på Återställ. Fotocellens utträdesarbete är fast på 2.0 eV.
2. Aktivera avläsningen av stoppspänningen.
3. Ställ in ljusets våglängd för varje försök och notera stoppspänningen som krävs för att stoppa de snabbaste fotoelektronerna.

3 · Samla data

Rita V_stop (y-axeln) mot fotonenergin E_γ (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. Vad skulle stoppspänningen bli för ljus med fotonenergi under 2.0 eV? Skulle man ens behöva någon stoppspänning i det fallet?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik