1) Какую наименьшую разность потенциалов необходимо применить, чтобы прекратить фототок в цезии, который освещается

Kosmicheskaya_Charodeyka

56

1) Для того чтобы прекратить фототок в цезии, необходимо применить напряжение равное или больше потенциала фотосъемки цезия. Для определения этого значения воспользуемся формулой Эйнштейна для фотоэффекта:

$$eV=\frac{hc}{\lambda }$$

где $e$ - заряд электрона ($1,6\times {10}^{-19}Кл$), $V$ - разность потенциалов, $h$ - постоянная Планка ($6,626\times {10}^{-34}Дж\cdot с$), $c$ - скорость света ($3\times {10}^8м/с$), $\lambda$ - длина волны монохроматического света ($486\times {10}^{-9}м$).

Подставляем известные значения в формулу:

$$V=\frac{(6,626\times {10}^{-34}Дж\cdot с)\times (3\times {10}^8м/с)}{(1,6\times {10}^{-19}Кл)\times (486\times {10}^{-9}м)}$$

$$V\approx 0,68В$$

Таким образом, наименьшая разность потенциалов, которую необходимо применить, чтобы прекратить фототок в цезии при освещении светом с длиной волны 486 нм, равна 0,68 В.

2) Для определения температуры абсолютно черного тела, обеспечивающей потери энергии вследствие излучения с одного квадратного сантиметра поверхности земли за минуту в размере 0,55 Дж, воспользуемся законом Стефана-Больцмана:

$$P=\sigma A{T}^4$$

где $P$ - мощность излучения черного тела ($ватт$), $\sigma$ - постоянная Стефана-Больцмана ($5,67\times {10}^{-8}Вт/({м}^2\cdot {К}^4)$), $A$ - площадь поверхности черного тела (${м}^2$), $T$ - температура черного тела ($К$).

Переведем 1 см² в м²: $A=0,0001{м}^2$.

Теперь можем выразить мощность излучения:

$$P=\frac{0,55Дж}{60с}=0,00917Вт$$

Теперь найдем температуру черного тела:

$$T=\sqrt[4]{\frac{P}{\sigma A}}=\sqrt[4]{\frac{0,00917Вт}{(5,67\times {10}^{-8}Вт/({м}^2\cdot {К}^4))\times (0,0001{м}^2)}}$$

$$T\approx 200К$$

Таким образом, абсолютно черное тело должно иметь температуру около 200 К, чтобы его потери энергии вследствие излучения с одного квадратного сантиметра поверхности земли за минуту составляли 0,55 Дж.