Какое напряжение необходимо для остановки фототока при длительной экспозиции фотонами с энергией 4эВ, если работа

Luna_V_Omute

52

Для того, чтобы решить данную задачу, нам понадобится знание о законе Эйнштейна и формуле для энергии фотона. Давайте разберемся пошагово:

1. Закон Эйнштейна утверждает, что энергия фотона связана с его частотой \( \nu \) следующей формулой:

\[ E = h \cdot \nu \]

где \( E \) - энергия фотона, \( h \) - постоянная Планка (\( h = 6.626 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с \)), а \( \nu \) - частота фотона.

2. Мы знаем, что энергия фотона равна 4 электронвольтам (\( 4 \, эВ \)).

\[ E = 4 \, эВ \]

3. Мы также знаем, что работа выхода электронов составляет 1,6 электронвольта (\( 1,6 \, эВ \)). Работа выхода представляет собой минимальную энергию, которую электрон должен иметь, чтобы покинуть металл.

4. Для того, чтобы остановить фототок, должно выполняться условие: энергия фотона должна быть больше или равна работе выхода электронов, иначе фотон не сможет оторвать электроны от металла.

\[ E \geq \text{работа выхода} \]

5. Подставим значения:

\[ 4 \, эВ \geq 1,6 \, эВ \]

6. Задача требует найти напряжение, необходимое для остановки фототока. Напряжение можно рассчитать с использованием формулы:

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

где \( U \) - напряжение, \( E \) - энергия фотона и \( q \) - заряд электрона (\( q = 1,6 \times 10^{-19} \, Кл \)).

7. Подставим значения:

\[ U = \frac{4 \, эВ}{1,6 \times 10^{-19} \, Кл} \]

8. Найдем значение напряжения:

\[ U = 2,5 \times 10^{19} \, В \]

Таким образом, чтобы остановить фототок при длительной экспозиции фотонами с энергией 4 электронвольта и работой выхода 1,6 электронвольта, необходимо напряжение 2,5 х 10^{19} вольт.