Question

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент последовательно освещался через разные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только оранжевый свет, а во второй — пропускающий только синий. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменились длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, и модуль запирающего напряжения при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения: 1) увеличилась; 2) уменьшилась; 3) не изменилась. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

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

Accepted Answer

31

Answer

Идея решения: применить уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и понять, что «красная граница» зависит только от материала фотокатода, а запирающее напряжение — от частоты падающего света.

**Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:**

$$h
u = A + E_к$$

где $A$ — работа выхода, $E_к$ — кинетическая энергия фотоэлектрона.

**Красная граница фотоэффекта** определяется минимальной частотой (максимальной длиной волны), при которой возможен фотоэффект:

$$h
u_0 = A$$

$$\lambda_0 = \frac{hc}{A}$$

Красная граница зависит только от работы выхода материала фотокатода и не зависит от цвета падающего света. При переходе от оранжевого света к синему материал фотокатода не меняется, поэтому работа выхода остаётся неизменной. Следовательно, **длина волны красной границы не изменяется** (ответ: **3**).

**Запирающее напряжение** связано с максимальной кинетической энергией фотоэлектронов:

$$eU_з = E_{к,\max}$$

Из уравнения Эйнштейна:

$$E_{к,\max} = h
u - A$$

Синий свет имеет большую частоту, чем оранжевый ($
u_{	ext{син}} > 
u_{	ext{ор}}$). При переходе от оранжевого света к синему частота падающего света увеличивается, поэтому кинетическая энергия фотоэлектронов возрастает. Следовательно, запирающее напряжение увеличивается (ответ: **1**).

Задание №17Квантовая, атомная и ядерная физикаЕГЭ по физике