Выбиваемые светом при фотоэффекте электроны полностью задерживаются обратным потенциалом 4 В. Красная граница фотоэффекта 0,6 мкм. Определить частоту падающего света.
Ответы
Дано:
U_з = -4В
q = -1,6*10^-19 Кл
λ_кр = 0,6 мкм = 0,6*10^-6 м
h = 6,63*10^-34 Дж*с
c = 3*10^8 м/с
ν - ?
Решение:
Для того, чтобы ответить на вопрос, используем уравнение Эйнштейна:
hν = A + Ek
Задерживающее напряжение связано с максимальной кинетической энергией вырванного электрона следующим соотношением:
Ek_max = q*U_з - электрическое поле тела, из которого электрон вырвался под действием падающего света, притягивает электрон, т.е. выполняет отрицательную работу по отношению к его движению - тормозит электрон до полной его остановки.
Фотоэффект наблюдается при минимальной частоте или максимальной длине волны. При значении ν = ν_min в уравнении Эйнштейна электрон только вырывается с поверхности тела, но не обладает кинетической энергией. Т.е. минимальная энергия значением hν_min идёт на то, чтобы вырвать электрон с поверхности тела:
hν_min = А - выразим частоту через длину волны:
λ = cT = c*(1/ν) = c/ν => λ_max = λ_кр = c/ν_min => ν_min = c/λ_кр
A = hc/λ_кр
Подставляем все найденные выражения в уравнение Эйнштейна:
hν = A + Ek
hν = hc/λ_кр + q*U_з
ν = (hc/λ_кр + q*U_з)/h = c/λ_кр + q*U_з/h = 3*10^8/(0,6*10^-6) + (-1,6*10^-19*(-4))/(6,63*10^-34) = 1,4653...*10^15 = 1,5*10^15 Гц
Ответ: примерно 1,5*10^15 Гц.