Какова будет интенсивность однородного поля, задерживающего электрон, если плоская пластинка из вольфрама, освещаясь

Yarilo

53

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать формулу для фотоэффекта:

\[E = hf - \phi\]

где:
\(E\) - энергия фотона,
\(h\) - постоянная Планка (\(6.63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}\)),
\(f\) - частота света,
\(\phi\) - работа выхода электронов.

Мы можем найти энергию фотона, используя формулу:

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

где:
\(c\) - скорость света (\(3 \times 10^8 \, \text{м/с}\)),
\(\lambda\) - длина волны света.

Теперь, для вычисления интенсивности однородного поля, мы можем использовать следующую формулу:

\[I = \frac{P}{A}\]

где:
\(I\) - интенсивность поля,
\(P\) - мощность света,
\(A\) - площадь, на которую свет падает.

Нам необходимо сначала найти энергию фотона, затем мощность света, а затем площадь. После этого мы сможем найти интенсивность поля.

1. Найдем энергию фотона:

\[
\begin{align*}
E &= \frac{hc}{\lambda} \\
&= \frac{(6.63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с})(3 \times 10^8 \, \text{м/с})}{0.2 \times 10^{-6} \, \text{м}} \\
&\approx 9.945 \times 10^{-19} \, \text{Дж}
\end{align*}
\]

2. Теперь найдем мощность света. Мощность света определяется формулой:

\[P = \frac{E}{t}\]

где \(t\) - время, в течение которого происходит выход фотоэлектрона.

Для нашей задачи, время не указано, поэтому предположим, что время равно 1 секунде:

\[P = \frac{9.945 \times 10^{-19} \, \text{Дж}}{1 \, \text{с}} = 9.945 \times 10^{-19} \, \text{Вт}\]

3. Находим площадь, на которую свет падает. Предположим, что свет падает на пластинку равномерно. Тогда:

\[A = \pi r^2\]

где \(r\) - радиус пластинки.

Поскольку мы имеем дело с пластинкой, поверхность которой освещается светом, радиус будет равен 4 см:

\[A = \pi (0.04 \, \text{м})^2 = 0.0016 \pi \, \text{м}^2 \approx 5.027 \times 10^{-4} \, \text{м}^2\]

4. И, наконец, используя найденные значения, находим интенсивность поля:

\[
\begin{align*}
I &= \frac{P}{A} \\
&= \frac{9.945 \times 10^{-19} \, \text{Вт}}{5.027 \times 10^{-4} \, \text{м}^2} \\
&\approx 1.98 \times 10^{-15} \, \text{Вт/м}^2
\end{align*}
\]

Таким образом, интенсивность однородного поля, задерживающего электрон, составляет приблизительно \(1.98 \times 10^{-15} \, \text{Вт/м}^2\).