Question

На металлическую пластинку направили пучок света от лазера, вызвав фотоэффект. Интенсивность лазерного излучения плавно уменьшают, не меняя его длины волны. Как изменятся в результате этого запирающее напряжение и максимальная скорость фотоэлектронов? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

| Запирающее напряжение | Максимальная скорость фотоэлектронов |
| --- | --- |
| | |

Accepted Answer

33

Answer

Идея решения: применить уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и проанализировать, какие параметры зависят от интенсивности, а какие — от частоты света.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

$$h
u = A + E_{к,\max}$$

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

Максимальная кинетическая энергия связана с запирающим напряжением соотношением:

$$E_{к,\max} = eU_з$$

где $e$ — заряд электрона, $U_з$ — запирающее напряжение.

Из уравнения Эйнштейна:

$$eU_з = h
u - A$$

$$U_з = \frac{h
u - A}{e}$$

Поскольку длина волны лазера не меняется, частота $
u = c/\lambda$ остаётся постоянной. Следовательно, запирающее напряжение не зависит от интенсивности излучения и остаётся неизменным.

Максимальная скорость фотоэлектронов определяется из условия:

$$E_{к,\max} = \frac{mv_{\max}^2}{2}$$

$$v_{\max} = \sqrt{\frac{2eU_з}{m}}$$

Поскольку запирающее напряжение не изменяется, максимальная скорость также не изменяется.

Интенсивность влияет только на количество фотоэлектронов (фототок), но не на энергию отдельных фотонов и, следовательно, не на максимальную энергию и скорость вырываемых электронов.

Задание №17Квантовая, атомная и ядерная физикаЕГЭ по физике