ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ศักย์หยุด

1 · ทำนาย

แรงดันหน่วงถูกป้อนเพื่อผลักโฟโตอิเล็กตรอนที่หลุดออกกลับไปหาโลหะ ต้องใช้แรงดันเท่าใดจึงจะหยุดแม้แต่อิเล็กตรอนที่เร็วที่สุดพอดี

• แรงดันหยุดไม่ขึ้นกับพลังงานโฟตอน
• แรงดันหยุด (เป็นโวลต์) เท่ากับพลังงานจลน์สูงสุด (เป็น eV) ตามตัวเลข — ต้องใช้งานย้อนกลับพอดีขนาดนั้นจึงจะหยุดอิเล็กตรอนที่เร็วที่สุด
• แรงดันหยุดขึ้นกับรูปร่างโฟโตเซลล์ ไม่ใช่แสง

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ photoelectric-retard แล้วกดรีเซ็ต ฟังก์ชันงานของโฟโตเซลล์ตายตัวที่ 2.0 eV
2. เปิดค่าแสดงศักย์หยุด
3. ตั้งความยาวคลื่นของแสงในแต่ละรอบแล้วบันทึกศักย์หยุดที่ต้องใช้หยุดโฟโตอิเล็กตรอนที่เร็วที่สุด

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต V_stop (แกน y) กับพลังงานโฟตอน E_γ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. 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
2. อธิบายว่าเหตุใดการวัดแรงดันหยุดจึงเป็นเทคนิคชาญฉลาด มันอ่านค่า K_max เป็น eV โดยตรงโดยไม่ต้องวัดอัตราเร็วอิเล็กตรอนเอง

5 · ต่อยอด

1. ถ้าพล็อต V_stop กับความถี่ของแสง (ไม่ใช่ความยาวคลื่น) ความชันของเส้นจะเท่ากับ h/e — ค่าคงที่พลังค์หารด้วยประจุอิเล็กตรอน อธิบายว่าเหตุใดกราฟนี้จึงเคยใช้วัดค่าคงที่พลังค์เชิงทดลอง
2. แรงดันหยุดจะเป็นเท่าใดสำหรับแสงที่พลังงานโฟตอนต่ำกว่า 2.0 eV กรณีนั้นต้องใช้แรงดันหยุดหรือไม่

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง