ฟิสิกส์ยุคใหม่
ศักย์หน่วง
กวาด V — ดูกราฟ I–V กระแสตกเมื่อแรงดันหน่วงเข้าใกล้ V_stop
ศักย์หน่วง — การจำลองฟิสิกส์ยุคใหม่แบบโต้ตอบ กวาด V — ดูกราฟ I–V กระแสตกเมื่อแรงดันหน่วงเข้าใกล้ V_stop ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
ศักย์หยุด
กวาดค่า V — ดูเส้นโค้ง I–V กระแสลดลงเมื่อแรงดันหน่วงเข้าใกล้ V_stop
แรงดันหน่วงต้านอิเล็กตรอนโฟโตที่เร็วที่สุด ที่ศักย์หยุดยั้ง V_stop แม้แต่อิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงสุดก็ไม่สามารถไปถึงตัวเก็บได้: eV_stop = K_max = hf − φ การวัด V_stop เทียบกับความถี่ให้ค่าคงที่พลังค์และฟังก์ชันงาน—การทดลองที่ไอน์สไตน์อธิบายไว้
- eV_stop = K_max
- กราฟ I–V
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แรงดันหน่วงถูกป้อนเพื่อผลักโฟโตอิเล็กตรอนที่หลุดออกกลับไปหาโลหะ ต้องใช้แรงดันเท่าใดจึงจะหยุดแม้แต่อิเล็กตรอนที่เร็วที่สุดพอดี
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- แรงดันหยุดไม่ขึ้นกับพลังงานโฟตอน
- แรงดันหยุด (เป็นโวลต์) เท่ากับพลังงานจลน์สูงสุด (เป็น eV) ตามตัวเลข — ต้องใช้งานย้อนกลับพอดีขนาดนั้นจึงจะหยุดอิเล็กตรอนที่เร็วที่สุด
- แรงดันหยุดขึ้นกับรูปร่างโฟโตเซลล์ ไม่ใช่แสง
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ความยาวคลื่น λ (nm)
สิ่งที่คุณวัด:
- พลังงานโฟตอน E_γ (eV)
- ศักย์หยุด V_stop (V)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ photoelectric-retard แล้วกดรีเซ็ต ฟังก์ชันงานของโฟโตเซลล์ตายตัวที่ 2.0 eV
- เปิดค่าแสดงศักย์หยุด
- ตั้งความยาวคลื่นของแสงในแต่ละรอบแล้วบันทึกศักย์หยุดที่ต้องใช้หยุดโฟโตอิเล็กตรอนที่เร็วที่สุด
สมการควบคุม
ศักย์หยุด — V_stop = K_max/e
แรงดันหยุดที่หยุดอิเล็กตรอนโฟโตอิเล็กทริกที่เร็วที่สุดได้พอดี เท่ากับพลังงานจลน์สูงสุดของมันในหน่วย eV: V_stop = K_max = E_γ − φ นี่ให้การอ่านค่าพลังงานโฟตอนเหนือขีดเริ่มโดยตรงและวัดง่าย
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ E_γ = hc/λ แล้วหา V_stop = K_max = E_γ − φ โดยใช้ φ = 2.0 eV (เชิงตัวเลข เพราะพลังงานจลน์ 1 eV ถูกหยุดด้วยศักย์ไฟฟ้าหยุด 1 V พอดี) เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใดการวัดแรงดันหยุดจึงเป็นเทคนิคชาญฉลาด มันอ่านค่า K_max เป็น eV โดยตรงโดยไม่ต้องวัดอัตราเร็วอิเล็กตรอนเอง
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ถ้าพล็อต V_stop กับความถี่ของแสง (ไม่ใช่ความยาวคลื่น) ความชันของเส้นจะเท่ากับ h/e — ค่าคงที่พลังค์หารด้วยประจุอิเล็กตรอน อธิบายว่าเหตุใดกราฟนี้จึงเคยใช้วัดค่าคงที่พลังค์เชิงทดลอง
- แรงดันหยุดจะเป็นเท่าใดสำหรับแสงที่พลังงานโฟตอนต่ำกว่า 2.0 eV กรณีนั้นต้องใช้แรงดันหยุดหรือไม่
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ ศักย์หน่วงโฟโตอิเล็กทริก
- เลือกโฟโตเซลล์
- กดเล่น
- ศักย์หยุด
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ