3. Когда на вакуумном фотоэлементе достигается определенное максимальное значение разности потенциалов, фототок

Тема: Фотоэффект и длина волны света

Инструкция:
Фотоэффект является явлением, при котором свет вызывает выход электронов из поверхности катода. Когда свет падает на материал катода, энергия фотонов (квантов света) передается электронам, что позволяет им преодолеть работу выхода материала. Величина работы выхода материала катода (А) определяет минимальную энергию фотона, необходимую для фотоэффекта.

Уравнение фотоэффекта связывает энергию фотонов (hf), работу выхода материала катода (А), длину волны света (λ) и постоянную Планка (h):

hf = А + (1/2)mv^2,

где m - масса электрона, v - скорость электрона.
При фототоке, когда максимальное значение разности потенциалов достигается (фототок прекращается), фотоэлектроны имеют нулевую скорость (v=0), а следовательно, работа выхода материала (А) равна энергии фотонов:

А = hf.

Когда длина волны света изменяется в два раза (α = 2), работа выхода материала (А) остается постоянной. Для прекращения фототока при изменении длины волны в два раза, необходимо увеличить разность потенциалов в три раза (β = 3).

Используя эти данные, мы можем найти длину волны λ0 с помощью следующей формулы:

А / α = βλ0.

Подставляя известные значения и решая уравнение, получаем:

1.89 / 2 = 3λ0.

Из этого уравнения можно найти длину волны λ0.

Демонстрация:
Зная значение работы выхода материала катода A = 1.89 эВ, постоянной Планка h = 6.63 x 10^-34 Дж · с и заряда электрона e = 1.6 x 10^-19, найдите длину волны λ0.

Совет:
Чтобы лучше понять фотоэффект и его связь с длиной волны света, рекомендуется изучить законы фотоэффекта, структуру атома и основы оптики.

Задача для проверки:
При значении работы выхода материала катода A = 2.13 эВ и длине волны света λ0 = 400 нм, найдите α и β.