Яка буде запірна напруга, якщо світло з енергією квантів 9 еВ опромінюватиме катод фотоелемента? Якщо енергію квантів

Сверкающий_Пегас

28

Для решения данной задачи, нам необходимо знать следующие физические законы и формулы:

1. Закон Планка: \(E = hv\), где \(E\) - энергия кванта света, \(h\) - постоянная Планка (\(6.63 \times 10^{-34} \: \text{Дж} \cdot \text{с}\)), \(v\) - частота света.
2. Работа выхода электрона: \(W = E - \phi\), где \(W\) - работа выхода электрона, \(\phi\) - функция работы (работа выхода электрона из материала фотокатода).

Теперь продолжим с решением задачи.

1. Для определения запирающего напряжения (\(V\)), мы используем формулу \(V = \frac{W}{e}\), где \(e\) - заряд элементарного электрона (\(1.6 \times 10^{-19}\) Кл). Работа выхода электрона (\(W\)) равна энергии кванта света (\(E\)) за вычетом функции работы (\(\phi\)), то есть \(W = E - \phi\).

Из условия задачи мы знаем, что энергия кванта света (\(E\)) равна 9 эВ. Так как мы имеем дело с электронами, то функцию работы (\(\phi\)) можно считать равной 0, так как электроны легко выходят из материала фотокатода.

Подставляя известные значения в формулу, мы получаем:

\[W = E - \phi = 9 \: \text{эВ} - 0 \: \text{эВ} = 9 \: \text{эВ}\]

Далее, используя формулу для запирающего напряжения, мы получаем:

\[V = \frac{W}{e} = \frac{9 \: \text{эВ}}{1.6 \times 10^{-19} \: \text{Кл}} \approx 5.625 \times 10^{19} \: \text{В}\]

Таким образом, запирающее напряжение равно примерно \(5.625 \times 10^{19}\) В.

2. Теперь рассмотрим, что произойдет с запирающим напряжением (\(V\)), если энергия кванта света будет уменьшена в 3 раза. Пусть новая энергия кванта света будет равна \(\frac{9 \: \text{эВ}}{3} = 3 \: \text{эВ}\).

Следуя той же логике, запирающее напряжение (\(V"\)) для новой энергии кванта света (\(E"\)) равно:

\[V" = \frac{W"}{e} = \frac{E" - \phi}{e} = \frac{3 \: \text{эВ} - 0 \: \text{эВ}}{1.6 \times 10^{-19} \: \text{Кл}} \approx 1.875 \times 10^{19} \: \text{В}\]

Таким образом, запирающее напряжение после уменьшения энергии кванта света в 3 раза составляет примерно \(1.875 \times 10^{19}\) В.

3. Наконец, рассмотрим вопрос о том, как измерить работу выхода электрона для материала фотокатода в электрон-вольтах. Работа выхода электрона из материала фотокатода может быть измерена путем применения внешнего электрического поля и наблюдения за тем, какой запирающий потенциал должен быть применен, чтобы прекратить эмиссию электронов.

Затем используется формула \(W = V \cdot e\), где \(W\) - работа выхода электрона в электрон-вольтах, \(V\) - запирающий потенциал, а \(e\) - заряд элементарного электрона (\(1.6 \times 10^{-19}\) Кл).

Таким образом, для измерения работы выхода электрона, мы можем применить внешнее электрическое поле и измерить запирающий потенциал (\(V\)). Затем, умножив \(V\) на заряд элементарного электрона (\(e\)), мы получим работу выхода электрона (\(W\)) в электрон-вольтах.

Надеюсь, эти объяснения помогли вам понять данный материал.