1) Какова будет задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов в случае длины волны излучения 2лямбда , если

Фотоэффект: задерживающая разность потенциалов и увеличение частоты падающего излучения

Описание: Задерживающая разность потенциалов (Vзад) для фотоэлектронов представляет собой разность между потенциалом, необходимым для удерживания фотоэлектрона на поверхности металла, и потенциалом, созданным внешним источником, который препятствует эмиссии фотоэлектронов. Для определения задерживающей разности потенциалов в случае длины волны излучения "2лямбда", мы должны использовать формулу:

Vзад = Vфото - Vизл,
где Vфото - задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов, вылетевших с поверхности металла под воздействием излучения с длиной волны "лямбда", и Vизл - задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов в случае длины волны излучения "2лямбда".

По условию задачи, Vизл = 3 В. Вместо выражения Vфото мы можем использовать энергию светового кванта (Eфото), которая равна работе выхода электронов из металла: Eфото = 1,6 ∙ 10–19 Дж.

Таким образом, задача сводится к выражению Vзад в терминах энергии фотонов:

Vзад = Eфото / e,
где e - элементарный заряд.

Решая эту формулу, получаем:
Vзад = (1,6 ∙ 10–19 Дж) / (1,6 ∙ 10–19 Кл) = 1 В.

Ответ: Vзад = 1 В.


Например: Какова будет задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов в случае длины волны излучения "2лямбда", если работа выхода электронов из металла равна 1,6 ∙ 10–19 Дж и задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов, вылетевших с поверхности этого металла под действием излучения с некоторой длиной волны "лямбда", равна 3 В?

Совет: В данной задаче важно учитывать, что энергия фотона связана с его частотой (f) и длиной волны (λ) соотношением E = hf = hc / λ, где h - постоянная Планка, а c - скорость света.

Проверочное упражнение: Какова будет задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов, если работа выхода электронов из металла равна 2,5 ∙ 10–19 Дж, а задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов, вылетевших с поверхности этого металла под действием излучения с длиной волны 500 нм, равна 4,5 В? (Ответ: 2 В)

Тема занятия: Фотоэффект

Описание: Фотоэффект - это явление, при котором свет с высокой энергией вызывает вылет электронов из металла. Задерживающая разность потенциалов - это разность потенциалов между анодом и катодом, которая задерживает фотоэлектроны и предотвращает их движение через цепь.

1) Для определения задерживающей разности потенциалов в данной задаче, мы знаем, что работа выхода электронов из металла равна 1,6 ∙ 10–19 Дж. Мы также знаем, что задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов, вылетевших с поверхности металла под действием излучения с некоторой длиной волны "лямбда", равна 3 В. По формуле задерживающей разности потенциалов:

Задерживающая разность потенциалов = работа выхода электронов / заряд электрона
3 = 1,6 ∙ 10–19 / e

Решив данное уравнение для e, мы получаем: e = 5,333 ∙ 10–20 Кл.

Также известно, что длина волны излучения "2лямбда". Поэтому задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов в этом случае будет равна:

Задерживающая разность потенциалов = работа выхода электронов / заряд электрона
Задерживающая разность потенциалов = 1,6 ∙ 10–19 / (2 * e)
Задерживающая разность потенциалов = 1 / 3

Ответ: 1

2) Для определения увеличения частоты падающего излучения, необходимого для увеличения максимальной скорости фотоэлектронов в несколько раз, нужно использовать закон сохранения энергии. Если энергия фотона в потоке фотонов увеличивается в 2 раза, то максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов также увеличится в 2 раза. По формуле кинетической энергии фотоэлектрона:

K.E = энергия фотона - работа выхода электронов

Пусть увеличение частоты падающего излучения в несколько раз будет равно n. Тогда новая энергия фотона будет равна 2 раза старой энергии фотона, и новая максимальная кинетическая энергия будет в n раз больше старой максимальной кинетической энергии.

Поэтому мы можем записать:

2 * K.E = n * K.E

Таким образом, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов увеличилась в несколько раз, увеличение частоты падающего излучения должно быть равно 2.

Ответ: 2

Совет: Для лучшего понимания фотоэффекта, рекомендуется ознакомиться с эмпирическими законами фотоээффекта, такими как зависимость фототока от интенсивности света, зависимость фототока от частоты света и зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света.

Практика: Свет с длиной волны 400 нм падает на поверхность металла с работой выхода 3,2 эВ. Какой будет задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов в этом случае?