Фотоелектричний ефект: затримувальна напруга

1 · Прогноз

Затримувальну напругу прикладено, щоб штовхати вибиті фотоелектрони назад до металу. Яка напруга потрібна, щоб ледь зупинити навіть найшвидші вибиті електрони?

• 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.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет затримувального потенціалу та натисніть «Скинути». Робота виходу фотоелемента фіксована 2.0 eV.
2. Увімкніть показ затримувальної напруги.
3. Задайте довжину хвилі світла для кожного заміру та запишіть затримувальну напругу, потрібну для зупинки найшвидших фотоелектронів.

3 · Збір даних

Побудуйте V_stop (вісь y) проти енергії фотона E_γ (вісь x) для трьох замірів.

4 · Аналіз

1. 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.
2. Поясніть, чому вимірювання затримувальної напруги — кмивий експериментальний трюк: воно прямо зчитує K_max у eV без потреби вимірювати швидкості електронів.

5 · Поглиблення

1. 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.
2. Якою була б затримувальна напруга для світла з енергією фотона нижче 2.0 eV? Чи взагалі знадобилася б затримувальна напруга в цьому випадку?

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту