Яку напругу треба застосувати до фотоелемента, щоб зупинити випуск фотоелектронів рубідієм за впливу світла з довжиною

Фотоэффект - это явление, заключающееся в испускании электронов веществом под воздействием света с достаточно короткой длиной волны. Для рубидия фотоэффект начинается при длине волны света, короче 810 нм.

Чтобы остановить выделение фотоэлектронов рубидием света с длиной волны 100 нм (которая находится за пределами красной границы фотоэффекта для рубидия), требуется выбрать напряжение, достаточное для противодействия возникающему внешнему электрическому полю.

Энергия фотоэлектрона связана с его частотой света фотоэлемента:

E = hf,

где E - энергия фотоэлектрона, h - постоянная Планка, f - частота света.

Для нахождения требуемого напряжения V мы можем использовать формулу:

hf = eV,
где e - элементарный заряд.

Мы можем найти частоту света, исходя из его длины волны, используя следующее соотношение:

c = λf,
где c - скорость света, λ - длина волны света.

Сначала найдем частоту света для длины волны 100 нм:

f = c / λ.

Затем мы можем использовать найденную частоту света, чтобы найти энергию фотоэлектрона:

E = hf.

Наконец, решим уравнение для напряжения:

hf = eV.

Рассчитаем все значения и найдем требуемое напряжение V.

Пример:

Длина волны света, которая является синим (100 нм), является вне пределов фотоэффекта для рубидия (810 нм). Какой необходимый потенциал V, чтобы остановить фотоэффект?

Совет:

Для лучшего понимания концепции фотоэффекта и расчета необходимого напряжения для остановки фотоэффекта, рекомендуется изучить свойства и характеристики фотоэлементов, а также основные законы физики, связанные с фотоэффектом.

Дополнительное упражнение:

Для фотоэлемента, освещенного светом длиной волны 600 нм, потенциальная разность составляет 1.5 В. Какое значение частоты света (в ТГц) требуется, чтобы полностью остановить фотоэффект в этом фотоэлементе? (Скорость света ​​составляет 3.0 * 10^8 м/с)

Предмет вопроса: Фотоефект

Пояснение: Фотоеффект - это явление выхода электронов из металла под воздействием света. При фотоэффекте энергия светового кванта (фотона) передается электрону, и если энергия фотона достаточно велика, то электрон покидает поверхность металла.

Чтобы определить, какую напряжение нужно приложить к фотоэлементу, чтобы остановить выпуск фотоэлектронов рубидием под воздействием света длиной волны 100 нм, мы должны учесть, что фотоеффект происходит, когда энергия фотона превышает или равна работе выхода электронов из металла.

Работа выхода (ϕ) для рубидия равняется 2,1 эВ (электронвольты). Чтобы найти уравновешивающее напряжение, мы можем воспользоваться следующей формулой:

V = E/q,

где V - напряжение, E - энергия фотона, q - заряд электрона.

Энергия фотона связана с длиной волны света следующим соотношением:

E = hc/λ,

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

Таким образом, чтобы посчитать требуемое напряжение, мы должны вычислить энергию фотона, подставить значения в формулу напряжения и решить ее.

Дополнительный материал: Если длина волны света равна 100 нм, то энергия фотона (E) будет:

E = (6,63 * 10^(-34) Дж * с) * (3 * 10^8 м/с) / (100 * 10^(-9) м) = 1,99 эВ.

Теперь мы можем найти напряжение (V):

V = (1,99 эВ) / (1,6 * 10^(-19) Кл) = 1,24 * 10^1 В = 12,4 В.

Таким образом, чтобы остановить выпуск фотоэлектронов рубидием под воздействием света длиной волны 100 нм, необходимо приложить напряжение 12,4 В.

Совет: Чтобы лучше понять фотоеффект и его применение, рекомендуется изучить энергетические уровни электронов в атоме, а также физические характеристики различных металлов, чтобы понять, какие материалы могут быть использованы в фотоэлементах. Также стоит изучить зависимость выходной энергии электронов от длины волны света.

Упражнение: Какое напряжение необходимо приложить к фотоэлементу, чтобы остановить выпуск фотоэлектронов рубидием при воздействии света с длиной волны 400 нм, если работа выхода для рубидия составляет 2,3 эВ? (Ответ: около 5,963 В)