阻止電圧計算機

光電効果の実験における阻止電圧とは、金属表面から放出される最もエネルギーの高い光電子の運動を止めるために必要な最小電圧のことです。この概念は、光が物質から電子を放出させる光電効果を理解する上で重要です。

歴史的背景

光電効果は、1887年にハインリッヒ・ヘルツによって初めて観測され、後に1905年にアルバート・アインシュタインによって説明されました。これは光の粒子性を示しています。アインシュタインの説明は、1921年にノーベル物理学賞を受賞し、十分な周波数の光が物質から電子を放出する仕組みを説明するために、光子の概念を使用しています。阻止電圧は、これらの光電子の最大運動エネルギーの直接測定値です。

計算式

阻止電圧（\(SV\)）を計算する式は次のとおりです。

\[ SV = \frac{KE}{e} \]

ここで、

• \(SV\)はボルト（\(V\)）で表される阻止電圧、
• \(KE\)はジュール（\(J\)）で表される光電子の最大運動エネルギー、
• \(e\)はクーロン（\(C\)）で表される電子の素電荷で、約\(1.602176634 \times 10^{-19} C\)です。

計算例

最大運動エネルギーが\(3.2 \times 10^{-19} J\)の光電子の場合：

\[ SV = \frac{3.2 \times 10^{-19}}{1.602176634 \times 10^{-19}} \approx 2 V \]

重要性と使用例

阻止電圧は、光電効果を伴う実験において、放出された電子の最大運動エネルギーを計算するために不可欠です。この測定は、材料の電子特性、半導体物理学、およびフォトダイオードや太陽電池などのデバイスの開発の研究において基本的なものです。

よくある質問

1. 光電効果とは何ですか？

   • 光電効果は、十分な周波数の光が物質に当たると、物質から電子が放出される現象です。

2. 阻止電圧は光電効果とどのように関係しているのですか？

   • 阻止電圧は、光電効果によって放出された電子の最大運動エネルギーを測定するために使用され、光の量子化された性質を示しています。

3. なぜ式中の電子の電荷は一定なのですか？

   • 電子の電荷は、単一の電子が持つ電気量の量を表す基本的な物理定数です。

この計算機は、阻止電圧を計算するプロセスを効率化し、教育目的、研究、物理学および工学における実用的なアプリケーションのためにアクセス可能にします。