Якого значення сталої Планка було визначено під час досліду, якщо при освітленні фотоелемента фіолетовим світлом

Формула энергии фотона взаимодействующего с фотоэлементом имеет вид:

\[E = h \cdot \nu,\]

где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка, \(\nu\) - частота света.

Дано, что при фиолетовом свете с частотой 750 ТГц (1 ТГц = \(10^{12}\) Гц) фотоэлемент фиксирует заштрихованную напряжение 2 В. При освещении красным светом частотой 390 ТГц заштрихованное напряжение составляет четверть значения фиксируемого напряжения при фиолетовом свете.

Вычислим энергию фотона фиолетового света:

\[E_{фиолетовый} = h \cdot \nu_{фиолетовый} = h \cdot 750 \times 10^{12} \, Гц.\]

Согласно заданию, энергия фотона красного света составляет четверть от энергии фиолетового света:

\[E_{красный} = \frac{1}{4} \cdot E_{фиолетовый}.\]

Таким образом, мы можем установить соотношение:

\[h \cdot 390 \times 10^{12} = \frac{1}{4} \cdot h \cdot 750 \times 10^{12}.\]

Сокращая \(h\) и решая эту уравнение относительно \(h\), можно найти значение постоянной Планка. Решением будет:

\[h = \frac{390 \times 10^{12}}{750 \times 10^{12}} \cdot 4 \approx 2.08 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с.\]

Ответ: Значение постоянной Планка составляет примерно \(2.08 \times 10^{-34}\) Дж·с.

Содержание вопроса: Фотоелектричний ефект

Пояснення: В даній задачі розглядається фотоелектричний ефект, який визначається сталою Планка. Фотоелектричний ефект виникає при взаємодії світла з речовиною, в результаті чого відбувається вибивання електронів з поверхні матеріалу. Основними параметрами, які описують фотоелектричний ефект, є запірна напруга та частота світла.

У задачі зазначено, що при освітленні фотоелемента фіолетовим світлом із частотою 750 ТГц було зафіксовано запірну напругу в 2 В, а при освітленні червоним світлом з частотою 390 ТГц запірна напруга становила четверту частину відповідної величини.

Згідно з експериментальними відомостями, запірна напруга у фотоелектричному ефекті прямопропорційна частоті світла. Тому ми можемо скласти рівняння, яке описує взаємозв"язок:
V₁/ν₁ = V₂/ν₂,
де V₁ та ν₁ - запірна напруга та частота світла фіолетового світла,
V₂ та ν₂ - запірна напруга та частота світла червоного світла.

Підставляючи відомі значення у рівняння, отримуємо:
2/750 * 10^12 = V₂/390 * 10^12.

Далі, шляхом простого перетворення рівняння, можна визначити значення запірної напруги при освітленні червоним світлом:
V₂ = (2/750 * 10^12) * (390 * 10^12),
V₂ = 5.2 В.

Таким чином, значення сталої Планка було визначено під час досліду і становить 5.2 В.

Приклад використання: Завдання - Знайти значення запірної напруги при освітленні фотоелемента зеленим світлом з частотою 530 ТГц, якщо при освітленні фіолетовим світлом запірна напруга дорівнювала 1.8 В.

Підказка: Використовуйте рівняння V₁/ν₁ = V₂/ν₂ та замінюйте відомі значення для знаходження невідомих.

Вправа: Знайти частоту світла, якщо при освітленні фотоелемента вдалося зафіксувати запірну напругу на рівні 3 В, а стала Планка відома і дорівнює 6.63 * 10^(-34) Дж*с.