Як впливає зменшення довжини хвилі випромінювання, що спричиняє фотоефект, на максимальну кінетичну енергію

Янтарное

27

Для розуміння впливу зміни довжини хвилі випромінювання на максимальну кінетичну енергію фотоелектронів (Ек) та затримуючу напругу, спочатку розглянемо основні принципи фотоефекту.

Фотоефект - це явище, коли фотоелектрони вибиваються з поверхні матеріалу під дією світла. Для виходу фотоелектронів з матеріалу необхідна деяка мінімальна енергія, яку називають роботою виходу (Φ). Вона визначається характеристиками матеріалу, з якого фотоелектрони вибиваються.

За допомогою рівняння планка-Ейнштейна E = hf, де E - енергія кванта світла, h - стала Планка і f - частота світла, ми можемо встановити, що енергія фотона (Eф) зворотно пропорційна довжині хвилі (λ), тобто Eф = hc/λ, де c - швидкість світла.

Коли фотон попадає на поверхню матеріалу, частину його енергії абсорбує матеріал, а інша частина передається електронам. Якщо отримана енергія більше або рівна роботі виходу (Eф ≥ Φ), то фотоелектрон вибуває і його кінетична енергія Ek буде дорівнювати різниці між отриманою енергією і роботою виходу: Ek = Eф - Φ.

Зауважимо, що затримуюча напруга (Uз) виникає на електронів, які вибиваються з поверхні матеріалу і зупиняються в близькому полі електрода. Ця напруга не дозволяє фотоелектронам досягнути електрода і утворити струм. Залежно від значення затримуючої напруги, фотоелектрони можуть бути повністю зупинені або частково досягти електрода.

Тепер розглянемо вплив зменшення довжини хвилі випромінювання на максимальну кінетичну енергію фотоелектронів (Ек) та затримуючу напругу.

Зменшення довжини хвилі випромінювання означає збільшення фотонної енергії (Eф), так як відношення між фотонною енергією і довжиною хвилі випромінювання є зворотно пропорційним. Внаслідок цього, за рівнянням Ek = Eф - Φ, максимальна кінетична енергія фотоелектронів (Ек) також збільшується.

Затримуюча напруга (Uз) залежить від кінетичної енергії фотоелектронів (Ек), оскільки вона є необхідною для зупинки фотоелектронів у близькому полі електрода. Таким чином, зі збільшенням максимальної кінетичної енергії фотоелектронів, також збільшується затримуюча напруга.

Отже, зменшення довжини хвилі випромінювання, яке спричиняє фотоефект, призводить до збільшення максимальної кінетичної енергії фотоелектронів (Ek) та затримуючої напруги.

Необхідно зауважити, що ця відповідь є загальною, і конкретні значення максимальної кінетичної енергії фотоелектронів (Ек) та затримуючої напруги залежать від властивостей матеріалу та конкретних умов фотоефекту.