一、一組學生在做完電子荷質比實驗後，想到可使用其中的「亥姆霍茲線圈」測量光電效應實驗中光電子的動能。經討論後，將實驗裝置安排如圖所示，其中兩線圈的中心軸沿著x軸方向，而光電效應實驗的兩個金屬電極與可調變的直流電源相接，在負極中央開洞，使得光電子以垂直x軸的方向入射兩線圈中央的磁場區，回答下列問題：
1. 使用亥姆霍茲線圈時，若欲在兩線圈間的中心A點處產生指向x方向的近似均勻磁場時，從B點位置朝x方向觀察兩線圈，試分別回答左右線圈上的電流為順時針或逆時針方向？（2分）
2. 欲得知金屬電極在入射光頻率f的照射下的截止電壓V，學生將電源電壓設定為零，調整亥姆霍茲線圈中的電流使得兩線圈中間的磁場量值為B後，再測量進入兩線圈間中心磁場區的光電子的運動半徑最大值為Rm。說明如何由此決定截止電壓V（以電子質量m、電荷e、磁場B與半徑最大值Rm表示答案）。（5分）
3. 學生欲測量金屬電極的功函數，但只有兩個入射光頻率f1、f2可使用，且f1 < f2，因此將亥姆霍茲線圈中的電流分別調整為i1、i2，且i1 < i2。試在答案卷上的作圖區以f為橫軸，Rm2為縱軸作圖，並說明如何利用f1、f2與i1、i2，以決定功函數。（3分）
解答
1.亥姆霍茲線圈主要是製造出均勻的磁場
其中題目說要製造+X方向磁場
利用右手定則，拇指磁場方向
及可得出順時鐘
可以參考 亥姆霍茲線圈
2. evB=mv^2/R(磁場下 等速率圓周運動)
v=eBRm/m
截止電壓調至V時，我們可以發現 能量eV全部被轉為動能
所以eV=1/2*m*v^2
V(電壓)=(m/2e)*(eBRm/m)^2
V(電壓)=1/2*(e/m)*(BRm)^2
3.利用光電效應
想知道107指考試題與詳解，請至107指考詳解與解析
加油，未來美好的日子在等著你
指考考完，想找動畫推薦，電影動畫
也歡迎參考
留言列表
歷屆學測自然 
