В одном из опытов по фотоэффекту металлическая пластина освещалась светом длиной волны 420нм. Работа...

Для решения задачи о фотоэффекте используем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

[ E{\text{ф}} = A + E{\text{кин}}, ]

где ( E{\text{ф}} ) — энергия падающего фотона, ( A ) — работа выхода электрона, ( E{\text{кин}} ) — максимальная кинетическая энергия вырываемых электронов.

1. Вычисление энергии фотона (( E_{\text{ф}} )):

Энергия фотона связана с его длиной волны через уравнение:

[ E_{\text{ф}} = \frac{hc}{\lambda}, ]

где ( h = 6.626 \times 10^{-34} ) Дж·с — постоянная Планка, ( c = 3 \times 10^8 ) м/с — скорость света, ( \lambda = 420 ) нм ( = 420 \times 10^{-9} ) м.

Подставим значения:

[ E_{\text{ф}} = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{420 \times 10^{-9}}. ]

[ E_{\text{ф}} = \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{420 \times 10^{-9}}. ]

[ E_{\text{ф}} = 4.73 \times 10^{-19} \text{ Дж}. ]

Преобразуем джоули в электронвольты (1 эВ = ( 1.602 \times 10^{-19} ) Дж):

[ E_{\text{ф}} = \frac{4.73 \times 10^{-19}}{1.602 \times 10^{-19}} \approx 2.95 \text{ эВ}. ]

1. Вычисление максимальной кинетической энергии (( E_{\text{кин}} )):

Согласно уравнению Эйнштейна:

[ E{\text{кин}} = E{\text{ф}} - A. ]

[ E_{\text{кин}} = 2.95 \text{ эВ} - 2 \text{ эВ} = 0.95 \text{ эВ}. ]

1. Определение задерживающей разности потенциалов (( V )):

Кинетическая энергия электронов равна заряду электрона, умноженному на задерживающую разность потенциалов:

[ E_{\text{кин}} = eV, ]

где ( e ) — заряд электрона (( 1.602 \times 10^{-19} ) Кл).

Следовательно, задерживающая разность потенциалов:

[ V = E_{\text{кин}} = 0.95 \text{ В}. ]

Таким образом, фототок прекратится при задерживающей разности потенциалов 0.95 В.

Для того чтобы определить задерживающую разность потенциалов, при которой прекратится фототок, нужно учесть закон сохранения энергии. При фотоэффекте кинетическая энергия вылетевших электронов равна разности между энергией фотона и работой выхода электронов:

E = E_f - W

где E - кинетическая энергия электрона, E_f - энергия фотона, W - работа выхода электронов.

Так как работа выхода электронов равна 2эВ, и длина волны фотона равна 420нм, то его энергия будет:

E_f = (hc) / λ

где h - постоянная Планка, c - скорость света, λ - длина волны.

Подставляем значения и получаем:

E_f = (6.63 10^(-34) 3 10^8) / (420 10^(-9)) = 4.73 * 10^(-19) Дж = 2.95 эВ

Теперь можем найти задерживающую разность потенциалов, при которой прекратится фототок. При этом кинетическая энергия электрона на аноде будет равна нулю:

E = eU

где e - заряд электрона, U - задерживающая разность потенциалов.

Из этого следует:

U = E / e = 2.95 / 1.6 * 10^(-19) = 1.84 В

Таким образом, при задерживающей разности потенциалов 1.84 В прекратится фототок.