光電效應：停止電位
1·預測
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？
- 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。
2·設定
- 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。
3·收集數據
| 波長λ (nm) | 光子能量E_γ (eV) | 停止電位 V_stop (V) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 350.00 | ||
| 450.00 |
針對三次試驗，繪製V_stop（Y軸）相對光子能量E_γ（x軸）的關係圖。
4·分析
- 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。
5·擴展
- 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？
這個實驗背後的物理原理
停止潛力
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。