Question

При фотоэффекте для обнуления фототока необходимо приложить задерживающую разность потенциалов 0.4 В. Длина волны облучения равна 480 нм. Определить длину волны красной границы

Answer 1

Ответ:

5,7*10^-7 м или 57 мкм

Объяснение:

Дано:

Uз = 0,4 В

λ = 480 нм = 480*10^-9 м

e = 1.6*10^-19 Кл

h = 6,64*10^-34 Дж*с

c = 3*10^8 м/c

Найти: λмин - ?

hc/λ = Авых + eUз => Aвых = hc/λ - eUз = 6,64*10^-34*3*10^8/480*10^-9 - 1,6*10^-19*0,4 = 3,5*10^-19 Дж

Красная граница:

hc/λмин = Aвых

λмин = hc/Aвых = 5,7*10^-7 м или 57 мкм

Answer 2

Для понимания, какой длины волны соответствует "красная граница" в данном контексте, давайте рассмотрим фотоэффект более подробно.

Фотоэффект — это явление, при котором фотоны света попадают на поверхность материала и выбивают из него электроны. Чтобы фотон мог выбить электрон, он должен иметь достаточно энергии, которая зависит от длины волны света.

Связь между энергией фотона (E) и его длиной волны (λ) выражается формулой:

E = h * f = h * c / λ,

где:

• E — энергия фотона,
• h — постоянная Планка (около 6.626 x 10^-34 Дж * с),
• f — частота световой волны,
• c — скорость света (приблизительно 3 x 10^8 м/с),
• λ — длина волны света.

Задерживающая разность потенциалов (V) необходима для того, чтобы остановить выбитые электроны и предотвратить фототок. Это происходит потому, что электроны имеют кинетическую энергию после выбивания. Энергия электрона, связанная с кинетической энергией, может быть выражена как:

E_kin = e * V,

где:

• E_kin — кинетическая энергия электрона,
• e — элементарный заряд (приблизительно 1.602 x 10^-19 Кл),
• V — задерживающая разность потенциалов.

В вашем случае задерживающая разность потенциалов составляет 0.4 В. Так как для обнуления фототока кинетическая энергия электронов должна быть равна нулю, то:

0.4 e = E_kin = E - W,

где W — работа выхода (энергия, необходимая для выхода электрона из материала).

Теперь мы можем связать энергию фотона (E) с работой выхода (W):

E = W + 0.4 e.

Для фотоэффекта минимальная энергия фотона, необходимая для выбивания электрона, соответствует длине волны с красной границей (λ_red), такая что:

E_red = h * c / λ_red.

Сравнивая два последних выражения, мы получаем:

W + 0.4 e = h * c / λ_red.

Теперь мы можем решить это уравнение относительно λ_red:

λ_red = h * c / (W + 0.4 e).

Подставляя известные значения констант (h, c, e) и задерживающей разности потенциалов (V), вы можете найти длину волны красной границы. Пожалуйста, обратитесь к официальным значениям констант, так как они могут незначительно различаться в зависимости от источника.