Question

Монохроматический свет с энергией фотонов $E_ф$ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Запирающее напряжение, при котором фототок прекращается, равно $U_{зап}$. Как изменятся модуль запирающего напряжения $U_{зап}$ и длина волны $\lambda_{кр}$, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов $E_ф$ уменьшится, но фотоэффект не прекратится? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

| Модуль запирающего напряжения | Длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта |
|---|---|
| | |

Accepted Answer

23

Answer

Идея решения: применить уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и связь между энергией фотона и длиной волны.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

$$E_ф = A + E_{к,max}$$

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

Запирающее напряжение связано с максимальной кинетической энергией соотношением:

$$E_{к,max} = eU_{зап}$$

Следовательно:

$$E_ф = A + eU_{зап}$$

$$U_{зап} = \frac{E_ф - A}{e}$$

При уменьшении энергии фотонов $E_ф$ (но при условии, что фотоэффект продолжается, то есть $E_ф > A$) запирающее напряжение $U_{зап}$ **уменьшится**.

«Красная граница» фотоэффекта определяется работой выхода металла:

$$E_{кр} = A = h
u_{кр} = \frac{hc}{\lambda_{кр}}$$

$$\lambda_{кр} = \frac{hc}{A}$$

Работа выхода $A$ — это свойство материала металла и **не зависит** от энергии падающих фотонов. Поэтому длина волны красной границы $\lambda_{кр}$ **не изменится**.

Задание №17Квантовая, атомная и ядерная физикаЕГЭ по физике