Какая разность потенциалов будет набрана фотоэлементом при освещении его фиолетовым светом 400нм, если при освещении

Zvezdopad_V_Nebe

42

Для решения этой задачи нам потребуется участок физики, который называется эффектом фотоэлектрического возбуждения. Эффект фотоэлектрического возбуждения заключается в том, что при попадании света на поверхность фотоэлемента происходит выбивание электронов из этой поверхности. Разность потенциалов, набранная фотоэлементом, зависит от длины волны света.

Для начала, вспомним формулу, которая связывает энергию фотона с его длиной волны:

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

где:
\(E\) - энергия фотона,
\(h\) - постоянная Планка (со значением \(6.62607015 \times 10^{-34}\) Дж·с),
\(c\) - скорость света в вакууме (со значением \(2.998 \times 10^8\) м/с),
\(\lambda\) - длина волны света.

Теперь нам нужно вычислить энергию фотонов для фиолетового света (400нм) и желтого света (600нм). Подставим значения в формулу:

Для фиолетового света (\(\lambda = 400 \times 10^{-9}\) м):
\[E_{\text{ф}} = \dfrac{6.62607015 \times 10^{-34} \times 2.998 \times 10^8}{400 \times 10^{-9}}\]

Для желтого света (\(\lambda = 600 \times 10^{-9}\) м):
\[E_{\text{ж}} = \dfrac{6.62607015 \times 10^{-34} \times 2.998 \times 10^8}{600 \times 10^{-9}}\]

Теперь, разность потенциалов, набранная фотоэлементом при освещении фиолетовым светом, можно вычислить, используя соотношение энергий фотонов:

\[\text{разность потенциалов} = E_{\text{ж}} - E_{\text{ф}}\]

Полученное значение будет являться ответом на задачу. Давайте осуществим вычисления:

Используя формулу, найдем значения энергий фотонов:
\[E_{\text{ф}} = \dfrac{6.62607015 \times 10^{-34} \times 2.998 \times 10^8}{400 \times 10^{-9}} \approx 4.9710525875 \times 10^{-19} \, \text{Дж}\]

\[E_{\text{ж}} = \dfrac{6.62607015 \times 10^{-34} \times 2.998 \times 10^8}{600 \times 10^{-9}} \approx 3.3173683917 \times 10^{-19} \, \text{Дж}\]

Теперь найдем разность потенциалов:
\[\text{разность потенциалов} = E_{\text{ж}} - E_{\text{ф}} = 3.3173683917 \times 10^{-19} - 4.9710525875 \times 10^{-19} \approx -1.6536841958 \times 10^{-19} \, \text{Дж}\]

Итак, при освещении фиолетовым светом 400нм фотоэлемент наберет разность потенциалов, равную примерно -1.6536841958 x 10^-19 Дж (отрицательное значение указывает на то, что электроны будут отталкиваться от фотоэлемента).