Question

Монохроматический свет с длиной волны $\lambda$ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При увеличении энергии падающих фотонов модуль запирающего напряжения $U_{\text{зап}}$ возрастает. Как изменяются при этом максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов и длина волны $\lambda_{\text{кр}}$ , соответствующая «красной границе» фотоэффекта?

Для каждой величины определите характер изменения:

увеличивается;
уменьшается;
не изменяется.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов	Длина волны $\lambda_{\text{кр}}$ красной границы

Для каждой величины определите характер изменения:
1) увеличивается;
2) уменьшается;
3) не изменяется.

| Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов | Длина волны $\lambda_{	ext{кр}}$ красной границы |
|---|---|
| | |

Accepted Answer

13

Answer

Идея решения: применить уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и связь между запирающим напряжением и кинетической энергией электронов.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

$$h
u = A + E_{к,\max}$$

где $A$ — работа выхода металла, $E_{к,\max}$ — максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Запирающее напряжение связано с максимальной кинетической энергией соотношением:

$$E_{к,\max} = eU_{	ext{зап}}$$

где $e$ — элементарный заряд.

**Анализ первой величины (максимальная кинетическая энергия):**

По условию, энергия падающих фотонов увеличивается, следовательно, $h
u$ растёт. Из уравнения Эйнштейна:

$$E_{к,\max} = h
u - A$$

Так как работа выхода $A$ — постоянная характеристика металла, при увеличении $h
u$ максимальная кинетическая энергия **увеличивается** (пункт 1).

**Анализ второй величины (длина волны красной границы):**

Красная граница фотоэффекта соответствует минимальной частоте (максимальной длине волны), при которой фотоэффект ещё возможен. На красной границе $E_{к,\max} = 0$:

$$h
u_{	ext{кр}} = A$$

$$\lambda_{	ext{кр}} = \frac{hc}{A}$$

Работа выхода $A$ зависит только от материала металла и не изменяется при изменении энергии падающих фотонов. Следовательно, $\lambda_{	ext{кр}}$ остаётся постоянной и **не изменяется** (пункт 3).

Задание №17Квантовая, атомная и ядерная физикаЕГЭ по физике