కాంతి విద్యుత్ ప్రభావం: స్థగింపు వోల్టేజ్

1 · ఊహించండి

విరజిమ్మబడిన ఫోటో ఎలక్ట్రాన్‌లను లోహం వైపు తిరిగి నెట్టడానికి ఒక నిరోధక వోల్టేజ్ ప్రయోగించబడుతోంది. అత్యంత వేగవంతమైన విరజిమ్మబడిన ఎలక్ట్రాన్‌లను కూడా ఇంకా ఆపడానికి ఏ వోల్టేజ్ అవసరం?

• స్థగింపు వోల్టేజ్ ఫోటాన్ శక్తిపై ఆధారపడదు.
• స్థగింపు వోల్టేజ్ (వోల్ట్‌లలో) సంఖ్యాత్మకంగా గరిష్ఠ గతిజ శక్తికి (eV లో) సమానం — అత్యంత వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆపడానికి సరిగ్గా అంతే విలోమ పని అవసరం.
• స్థగింపు వోల్టేజ్ కాంతిపై కాదు, ఫోటోసెల్ ఆకారంపై ఆధారపడుతుంది.

2 · అమరిక

1. photoelectric-retard ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఫోటోసెల్ కార్యఫలనం 2.0 eV వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
2. స్థగింపు-వోల్టేజ్ రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సెట్ చేసి, అత్యంత వేగవంతమైన ఫోటో ఎలక్ట్రాన్‌లను ఆపడానికి అవసరమైన స్థగింపు వోల్టేజ్‌ను నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం ఫోటాన్ శక్తి E_γ (x-అక్షం) పై V_stop (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి.

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, E_γ = hc/λ లెక్కించి, ఆపై φ = 2.0 eV ఉపయోగించి V_stop = K_max = E_γ − φ (సంఖ్యాత్మకంగా, ఎందుకంటే 1 eV గతిజ శక్తిని సరిగ్గా 1 V నిరోధక విభవం ఆపుతుంది). పట్టికతో పోల్చండి.
2. స్థగింపు వోల్టేజ్ కొలవడం తెలివైన ప్రయోగ ఉపాయమెందుకో వివరించండి: ఎలక్ట్రాన్ వేగాలను నేరుగా కొలవకుండానే ఇది K_max ను eV లో నేరుగా చదివేస్తుంది.

5 · విస్తరించండి

1. V_stop ను కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం కాదు, పౌనఃపున్యం (FREQUENCY) పై ప్లాట్ చేసినట్లయితే, ఆ రేఖ వాలు h/e — ప్లాంక్ స్థిరాంకాన్ని ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశంతో భాగిస్తే వచ్చేది — కు సమానం అవుతుంది. ఈ గ్రాఫ్ చరిత్రలో ప్లాంక్ స్థిరాంకాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా కొలవడానికి ఎందుకు ఉపయోగించబడిందో వివరించండి.
2. 2.0 eV కంటే తక్కువ ఫోటాన్ శక్తి గల కాంతికి స్థగింపు వోల్టేజ్ ఎంత ఉంటుంది? ఆ సందర్భంలో స్థగింపు వోల్టేజ్ అసలు అవసరమా?

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు