近代物理
遏止電壓
掃描 V — 觀察 I–V 曲線;遏止電壓接近 V_stop 時電流下降。
遏止電壓——互動式近代物理模擬。掃描 V — 觀察 I–V 曲線;遏止電壓接近 V_stop 時電流下降。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室,提供即時 SI 測量與分步引導教學。
遏止電壓
掃描 V — 觀察 I–V 曲線;遏止電壓接近 V_stop 時電流下降。
減速電壓對抗最快的 光電子。在遏止電位 V_stop 下,即使最有能量的電子也到不了集極:eV_stop = K_max = hf − φ。測量 V_stop 對頻率的關係可得出普朗克常數與功函數——愛因斯坦解釋的實驗。
- 遏止電壓 eV_stop = K_max
- I–V 曲線
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面:探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定,以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
施加延遲電壓將噴射的光電子推回金屬。需要多大的電壓才能勉強阻止甚至是最快的噴射電子?
預測權重
- 停止電壓不依賴光子能量。
- 停止電壓(以伏特為單位)在數值上等於最大動能(以電子伏特為單位)-正是需要那麼多的反向功才能停止最快的電子。
- 停止電壓取決於光電管的形狀,而不是光。
可變角色
您設定的內容:
- 波長λ (nm)
您測量的內容:
- 光子能量E_γ (eV)
- 停止電位 V_stop (V)
調查如何進行
- 開啟 photoelectric-retard 預設並按下 Reset。光電管的功函數固定為 2.0 eV。
- 啟用減速電壓讀數。
- 設定每次試驗的光波長並記錄停止最快光電子所需的停止電位。
控制方程
停止潛力 — V_stop = K_max/e
剛好能阻止速度最快的光電子的減速電壓,等於它們的最大動能(以eV為單位):V_stop = K_max = E_γ − φ。這提供了一種直接、易於測量的方式來讀出超過閾值的光子能量。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗,計算 E_γ = hc/λ,然後使用 φ = 2.0 eV,計算 V_stop = K_max = E_γ − φ(從數字上講,因為 1 eV 的動能恰好被 1 V 的減速電位停止)。與表比較。
- 解釋為什麼測量停止電壓是一個聰明的實驗技巧:它直接讀取以 eV 為單位的 K_max,而不需要直接測量電子速度。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 如果您根據光的頻率(而不是波長)繪製 V_stop,則該線的斜率將等於 h/e — 普朗克常數除以電子電荷。解釋為什麼該圖歷史上被用來透過實驗測量普朗克常數。
- 對於光子能量低於 2.0 eV 的光來說,停止電位是多少?在這種情況下你還需要停止潛能嗎?
- 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
- 歡迎學習遏止電壓
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- 完成了!
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