Сучасна фізика
Затримувальний потенціал
Розгорніть V — спостерігайте криву I–V; струм падає, коли затримувальна напруга наближається до V_stop.
Затримувальний потенціал — інтерактивне моделювання: Сучасна фізика. Розгорніть V — спостерігайте криву I–V; струм падає, коли затримувальна напруга наближається до V_stop. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.
Затримувальна напруга
Розгорніть V — спостерігайте криву I–V; струм падає, коли затримувальна напруга наближається до V_stop.
Затримувальна напруга протидіє найшвидшим фотоелектронам. При затримуваній напрузі V_stop навіть найенергійніші електрони не досягають колектора: eV_stop = K_max = hf − φ. Вимірювання V_stop проти частоти дає сталу Планка та роботу виходу — експеримент, який пояснив Ейнштейн.
- eV_stop = K_max
- Крива I–V
Короткий опис дослідження
Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію
Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.
Рушійне запитання
Затримувальну напругу прикладено, щоб штовхати вибиті фотоелектрони назад до металу. Яка напруга потрібна, щоб ледь зупинити навіть найшвидші вибиті електрони?
Прогнози для зважування
- Затримувальна напруга не залежить від енергії фотона.
- Затримувальна напруга (у вольтах) чисельно дорівнює максимальній кінетичній енергії (у eV) — потрібно точно стільки зворотної роботи, щоб зупинити найшвидші електрони.
- Затримувальна напруга залежить від форми фотоелемента, не від світла.
Ролі змінних
Що ви задаєте:
- Довжина хвилі λ (nm)
Що ви вимірюєте:
- Енергія фотона E_γ (eV)
- Затримувальна напруга V_stop (V)
Як проходить дослідження
- Відкрийте пресет затримувального потенціалу та натисніть «Скинути». Робота виходу фотоелемента фіксована 2.0 eV.
- Увімкніть показ затримувальної напруги.
- Задайте довжину хвилі світла для кожного заміру та запишіть затримувальну напругу, потрібну для зупинки найшвидших фотоелектронів.
Керівне рівняння
Затримувальна напруга — V_stop = K_max/e
Затримувальна напруга, що ледь зупиняє найшвидші фотоелектрони, дорівнює їхній максимальній кінетичній енергії в eV: V_stop = K_max = E_γ − φ. Це дає прямий, легко вимірюваний показ енергії фотона над порогом.
Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити
- Для одного заміру обчисліть E_γ = hc/λ, потім V_stop = K_max = E_γ − φ з φ = 2.0 eV (чисельно, бо 1 eV кінетичної енергії зупиняється точно 1 V затримувальної напруги). Порівняйте з таблицею.
- Поясніть, чому вимірювання затримувальної напруги — кмивий експериментальний трюк: воно прямо зчитує K_max у eV без потреби вимірювати швидкості електронів.
Де це трапляється за межами лабораторії
- Якби ви побудували V_stop проти ЧАСТОТИ світла (не довжини хвилі), нахил тієї лінії дорівнював би h/e — сталій Планка, поділеній на заряд електрона. Поясніть, чому цей графік історично використовували для експериментального вимірювання сталої Планка.
- Якою була б затримувальна напруга для світла з енергією фотона нижче 2.0 eV? Чи взагалі знадобилася б затримувальна напруга в цьому випадку?
- 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
- Вітаємо в затримувальному потенціалі
- Виберіть фотоелемент
- Натисніть «Запустити»
- Затримувальна напруга
- Відкрийте панель властивостей
- У вас вийшло!
Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.
Відкрити інтерактивну лабораторію →
Завантажити лабораторний аркуш →