Какое напряжение нужно применить между анодом и катодом, чтобы остановить фотоэффект, если фотокатод облучается светом

Морской_Пляж

68

Чтобы остановить фотоэффект, необходимо установить напряжение, которое будет превышать запирающее (выходное) напряжение для данного фотокатода. Запирающее напряжение образуется в результате работы выхода электронов из вещества фотокатода.

Фотокатод облучается светом с частотой излучения \(v = 6,6 \times 10^{15}\) Гц. Красная граница фотоэффекта соответствует частоте света \(v_0 = 1,5 \times 10^{15}\) Гц.

Разница частот между облучающим светом и красной границей фотоэффекта равна:

\[
\Delta v = v - v_0 = (6,6 \times 10^{15}) - (1,5 \times 10^{15}) = 5,1 \times 10^{15} \, \text{Гц}
\]

По формуле Планка-Эйнштейна связь между энергией кванта света и его частотой:

\[
E = hv
\]

где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка, \(v\) - частота излучения.

Так как известна разница частот, можно найти энергию кванта света:

\[
E = h \cdot \Delta v
\]

Постоянная Планка \(h = 6,63 \times 10^{-34}\) Дж/с.

\[
E = (6,63 \times 10^{-34}) \cdot (5,1 \times 10^{15}) = 3,3813 \times 10^{-18} \, \text{Дж}
\]

Запирающее напряжение \(V_0\) связано с энергией кванта света через формулу работы выхода \(W\):

\[
V_0 = \frac{W}{e}
\]

где \(e\) - заряд электрона, \(W\) - работа выхода.

Заряд электрона \(e = 1,6 \times 10^{-19}\) Кл.

Так как известна энергия кванта света, можно найти работу выхода:

\[
W = E \cdot e = (3,3813 \times 10^{-18}) \cdot (1,6 \times 10^{-19}) = 5,41 \times 10^{-37} \, \text{Дж}
\]

Теперь можем найти запирающее напряжение \(V_0\):

\[
V_0 = \frac{5,41 \times 10^{-37}}{1,6 \times 10^{-19}} \approx 3,3813 \times 10^{-18} \, \text{В}
\]

Для остановки фотоэффекта необходимо применить напряжение, превышающее или равное данному запирающему напряжению. В округленном виде ответ будет \(V_0 \approx 3\) В.