107 學年度指定科目考試物理考科 第 一 題 (2)

財團法人大學入學考試中心基金會

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10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:

圖10
  1. 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 R_m。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 R_m 表示答案)。(5分)
開始練習