【遏止电压的公式】在物理学中，特别是光电效应的研究中，“遏止电压”是一个非常重要的概念。它是用来描述光电子被完全阻止时所需的最小反向电压。通过研究遏止电压与入射光频率之间的关系，可以验证爱因斯坦的光电效应理论，并进一步推导出普朗克常数。
一、遏止电压的基本概念
当光照射到金属表面时，如果光子的能量足够大，就可以将金属中的电子激发出来，形成光电子。为了阻止这些光电子到达阳极，需要施加一个反向电压，这个电压称为遏止电压（Symbol: $ V_0 $）。
遏止电压的大小与入射光的频率有关，而与光强无关。当入射光频率增加时，遏止电压也随之增大。
二、遏止电压的公式
根据爱因斯坦的光电效应方程：
$$
E_k = h\nu - W
$$
其中：
- $ E_k $ 是光电子的最大初动能
- $ h $ 是普朗克常数（$ h = 6.626 \times 10^{-34} \, \text{J·s} $）
- $ \nu $ 是入射光的频率
- $ W $ 是金属的逸出功（即电子脱离金属所需的最小能量）
当光电子被完全阻止时，其最大初动能等于电势能：
$$
eV_0 = h\nu - W
$$
因此，遏止电压的公式为：
$$
V_0 = \frac{h\nu - W}{e}
$$
其中：
- $ e $ 是电子电荷量（$ e = 1.602 \times 10^{-19} \, \text{C} $）
三、关键参数说明
| 参数 | 符号 | 单位 | 说明 |
| 普朗克常数 | $ h $ | J·s | 6.626×10⁻³⁴ J·s |
| 入射光频率 | $ \nu $ | Hz | 与光的颜色相关 |
| 逸出功 | $ W $ | J | 金属材料的特性 |
| 电子电荷 | $ e $ | C | 1.602×10⁻¹⁹ C |
| 遏止电压 | $ V_0 $ | V | 使光电子停止运动的电压 |
四、实验应用与意义
在实验中，可以通过测量不同频率下的遏止电压，绘制 $ V_0 $ 与 $ \nu $ 的关系图，从而求得普朗克常数 $ h $。这不仅验证了光电效应理论，也揭示了光的粒子性。
此外，该公式还说明了以下几点：
- 只有当入射光频率大于某临界值（即对应于逸出功的频率）时，才会有光电子产生。
- 遏止电压与光强无关，只取决于频率。
- 不同金属的逸出功不同，因此其对应的遏止电压也不同。
五、总结
遏止电压是光电效应实验中的重要物理量，它反映了光电子的初始动能与外加电场之间的关系。通过实验测量和理论推导，我们可以得到准确的公式来计算这一电压。理解并掌握遏止电压的公式，有助于深入理解光的量子性质以及光电效应的本质。
表格总结：
| 项目 | 内容 |
| 公式 | $ V_0 = \frac{h\nu - W}{e} $ |
| 物理含义 | 遏止光电子所需最小反向电压 |
| 关键变量 | 入射光频率 $ \nu $、逸出功 $ W $、普朗克常数 $ h $、电子电荷 $ e $ |
| 实验意义 | 验证光电效应理论、测量普朗克常数 |
| 特点 | 与光强无关，仅依赖于频率 |
