Fotoelektrik Etki: Durdurma Potansiyeli
1 · Tahmin Et
Fırlatılan fotoelektronları metale doğru geri itmek için bir geciktirici gerilim uygulanır. En hızlı fırlatılan elektronları bile zar zor durdurmak için hangi gerilima ihtiyaç vardır?
- Durdurma gerilimı fotonun enerjisine bağlı değildir.
- Durdurma gerilimı (volt cinsinden) sayısal olarak maksimum kinetik enerjiye (eV cinsinden) eşittir; en hızlı elektronları durdurmak için tam olarak bu kadar ters iş gerekir.
- Durdurma gerilimı ışığa değil fotoselin şekline bağlıdır.
2 · Kurulum
- Fotoelektrik geciktirme ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Fotoselin çalışma fonksiyonu 2,0 eV'de sabitlenmiştir.
- Durdurma potansiyeli okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için ışığın dalga boyunu ayarlayın ve en hızlı fotoelektronları durdurmak için gereken durdurma potansiyelini kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Dalga boyu λ (nm) | Foton enerjisi E_γ (eV) | Potansiyel V_stop durduruluyor (V) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 350.00 | ||
| 450.00 |
Üç denemeniz için V_stop'u (y ekseni) foton enerjisine E_γ (x ekseni) karşı çizin.
4 · Analiz et
- Bir deneme için, E_γ = hc/λ,'yi ve ardından φ = 2.0 eV'yi kullanarak V_stop = K_max = E_γ - φ'yi hesaplayın (sayısal olarak, kinetik enerjinin 1 eV'si tam olarak 1 V geciktirme potansiyeli tarafından durdurulduğundan). Tabloyla karşılaştırın.
- Durdurma gerilimını ölçmenin neden akıllıca bir deneysel yöntem olduğunu açıklayın: Elektron hızlarını doğrudan ölçmeye gerek kalmadan, eV cinsinden K_max değerini doğrudan okur.
5 · Uzat
- Bunun yerine V_stop'u ışığın FREKANSINA (dalga boyuna değil) karşı çizerseniz, bu çizginin eğimi h/e'ye - Planck sabitinin elektron yüküne bölünmesine - eşit olacaktır. Bu grafiğin tarihsel olarak neden Planck sabitini deneysel olarak ölçmek için kullanıldığını açıklayın.
- Foton enerjisi 2,0 eV'nin altında olan ışığın durma potansiyeli ne olabilir? Bu durumda durdurma potansiyeline ihtiyacınız olur mu?
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Potansiyeli Durdurmak
En hızlı fotoelektronları zar zor durduran geciktirme gerilimı, eV cinsinden maksimum kinetik enerjilerine eşittir: V_stop = K_max = E_γ − φ. Bu, eşik üzerindeki foton enerjisinin doğrudan, kolayca ölçülebilir okumasını sağlar.