Если работа выхода электронов из фотокатода равна 3,2 эВ и фотокатод освещается светом,...

Question

Если работа выхода электронов из фотокатода равна 3,2 эВ и фотокатод освещается светом, энергия квантов которого равна 6,4 эВ, то определите величину задерживающего потенциала, при котором фототок прекратится.

Answer 1

По формуле фотоэффекта (из закона сохранения энергии) , где m - масса частицы (кг),  - скорость частицы (м/с), e - заряж электрона (e = 1,6*10⁻¹⁹ Кл), U₃ - запирающие напряжение т.е. напряжение при котором ток полностью прекращается (В). Выражение: , есть кинетическая энергия т.е. 

. Тогда подставив в формулу фотоэффекта получим: . Из данной формулы выражаем искомое напряжение: . Величину кинетической энергии определяем из уравнения Эйнштейна , где V - частота излучения (Гц), h - постоянная планка (h = 6,62*10⁻³⁴ Дж*с),  - работа выхода (Дж),  - максимальная энергия излучения (Дж). Еденичная величина кванта есть пок излучения т.е. . Тогда уравнение Энштейна можно записать как: . Отсюда выражаем кинетическую энергию: . Данную формулу подставляем в выведенную формулу определения запирающео напряжения: . В системе СИ: 3,2 эВ = 3,1*1,6*10⁻¹⁹ = 4,96*10⁻¹⁹ Дж; 6,4 эВ = 6,4*1,6*10⁻¹⁹ = 10,24*10⁻¹⁹ Дж. Подставляем и вычисляем: 

Ответ: U₃ = 3,3 Вольт.

 

Answer 2

Для определения задерживающего потенциала, при котором фототок прекратится запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
ε=Ао+Ек

При торможении электронов электрическим полем поле должно совершить работу  А=е·U, равную кинетической энергии фотоэлектронов  Ек, т.е. 
Ек=е*U,
где  е - заряд электрона.
Тогда из уравнение Эйнштейна получим: 

е*U=ε-Ао.

Для перевода эВ в Дж нужно эВ умножить на заряд электрона, тогда при вычислении получим:
е*U=6,4*е-3,2*е=3,2е    после сокращения е окончательно получаем

задерживающий полтенциал U=3,2 В.