Задача для подготовки к ЕГЭ по физике по теме «Фотоэффект. Законы Столетова».

В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается жёлтым светом, в результате чего в цепи возникает электрический ток (рис.1). зависимость показаний амперметра I от напряжения U между катодом и анодом приведена на рисунке 2. Используя законы фотоэффекта, и предполагая, что отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты света, объясните, как изменится представленная зависимость I(U), если освещать катод зелёным светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной.

Чтобы ответить на вопрос задачи, необходимо вспомнить законы Столетова для фотоэффекта и основные формулы квантовой физики.

Для начала, вспомним, как изменяется энергия падающих фотонов при замене света с жёлтого на зелёный (знание значений длин волн видимого диапазона — необходимы для решения многих задач по физике в 11 классе). Длина волны зелёного света меньше, чем у жёлтого, следовательно (согласно формуле Планка) энергия фотонов увеличивается.

Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, энергия фотона идёт на совершение работы выхода и на сообщение электронам кинетической энергии. Причём работа выхода не зависит от частоты (длины волны) падающего света. То есть кинетическая энергия фотоэлектронов (запирающее напряжение) пропорциональна частоте падающего света. И если частота и энергия фотона увеличивается, то увеличивается запирающее напряжение. Следовательно, крайняя левая точка на графике сместится влево.

Мощность поглощённого света пропорциональна энергии фотонов и их количеству. Так как мощность излучения (по условию задачи) не изменяется, а энергия фотона увеличивается, то уменьшается количество фотонов, попадающих на анод. Следовательно, сила тока насыщения уменьшается. Горизонтальная часть графика сместится ниже.

Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.