Для рубидия красная граница фотоэффекта составляет 810 нм. Какое напряжение следует применить к фотоэлементу, чтобы

Ten_8196

63

Для того чтобы понять, какое напряжение следует применить к фотоэлементу, чтобы удержать фотоэлектроны, испускаемые рубидием под действием света с определенной длиной волны, нам необходимо использовать формулу, связывающую энергию фотонов света с работой выхода фотоэлемента.

Первым шагом нам нужно найти энергию фотона света с длиной волны 810 нм. Для этого мы можем использовать формулу:

\[E = \frac{hc}{\lambda}\]

Где:
- \(E\) - энергия фотона света,
- \(h\) - постоянная Планка (\(6.626 \times 10^{-34}\) Дж * с),
- \(c\) - скорость света в вакууме (\(3.0 \times 10^8\) м/с),
- \(\lambda\) - длина волны света.

Подставим известные значения и рассчитаем энергию фотона:

\[E = \frac{(6.626 \times 10^{-34}\, \text{Дж} \cdot \text{с})(3.0 \times 10^8\, \text{м/с})}{810 \times 10^{-9}\, \text{м}}\]

\[E \approx 2.454 \times 10^{-19}\, \text{Дж}\]

Это энергия одного фотона света с длиной волны 810 нм.

Теперь мы можем найти работу выхода фотоэлемента для рубидия. Пусть \(W\) обозначает работу выхода фотоэлемента. Тогда энергия фотона света должна быть больше или равна этой работе:

\[E \geq W\]

Но мы знаем, что энергия фотона равна работе выхода плюс энергия кинетической энергии фотоэлектрона:

\[E = W + KE\]

Где \(KE\) - это кинетическая энергия фотоэлектрона.

Если пренебречь кинетической энергией фотоэлектрона (то есть считать ее равной нулю), то можем записать:

\[E = W\]

Теперь мы можем найти работу выхода фотоэлемента для рубидия:

\[W = E = 2.454 \times 10^{-19}\, \text{Дж}\]

Таким образом, для того чтобы удержать фотоэлектроны, испускаемые рубидием под действием света с длиной волны 810 нм, необходимо применить напряжение, равное работе выхода фотоэлемента. Это будет составлять:

\[U = \frac{W}{q}\]

Где:
- \(U\) - напряжение,
- \(q\) - заряд электрона (\(1.602 \times 10^{-19}\) Кл).

Подставим известные значения и рассчитаем напряжение:

\[U = \frac{2.454 \times 10^{-19}\, \text{Дж}}{1.602 \times 10^{-19}\, \text{Кл}}\]

\[U \approx 1.53 \, \text{В}\]

Итак, для удержания фотоэлектронов, испускаемых рубидием под действием света с длиной волны 810 нм, нужно применить напряжение, равное примерно 1.53 В.