阻止電圧と光電流

阻止電圧と最大運動エネルギーの関係：

グラフの読み取り：

• 阻止電圧 \(V_0\)：光電流がゼロになる逆電圧。光の強度によらず一定。
• 飽和電流：光の強度（光子の数）に比例して増加。
• 振動数を上げると：阻止電圧 \(V_0\) が大きくなる（\(V_0 = \frac{h\nu - W}{e}\)）。

計算例：振動数 $\nu = 8.0 \times 10^{14}$ Hz、仕事関数 $W = 3.2 \times 10^{-19}$ J、$h = 6.6 \times 10^{-34}$ J·s のとき：

光電子の最大運動エネルギー：

$$K_{\max} = h\nu - W = 6.6 \times 10^{-34} \times 8.0 \times 10^{14} - 3.2 \times 10^{-19}$$ $$= 5.28 \times 10^{-19} - 3.2 \times 10^{-19} = 2.08 \times 10^{-19} \text{ J}$$

阻止電圧：

$$eV_0 = K_{\max} \quad \Rightarrow \quad V_0 = \frac{K_{\max}}{e} = \frac{2.08 \times 10^{-19}}{1.6 \times 10^{-19}} = 1.3 \text{ V}$$

補足：なぜ阻止電圧は強度に依存しないか

光の強度を上げても光子1個のエネルギー $h\nu$ は変わりません。強度は光子の「数」を増やすだけです。光電子の最大エネルギーは光子1個から受け取るエネルギーで決まるため、阻止電圧 $V_0 = (h\nu - W)/e$ は強度によらず一定です。