Question

На цезий падает излучение, у которого энергия фотонов 4,19eV. Определите напряжение, с помощью которого можно замедлить фотоэлектроны, у которых максимальная кинетическая энергия.

Answer 1

$\displaystyle E_{\phi}=4,19 eV,\;\; A_{v}=1,94 eV\\\\ E_{\phi}=A_{v}+E_{k_{max}}\\\\ E_{k_{max}}=E_{\phi}-A_{v}=4,19-1,94=2,25\;eV=2,25\cdot1,6\cdot10^{-19}J=3,6\cdot10^{-19}J\\ E_{k_{max}}=eU_{z}\Rightarrow \mathbf{U_{z}={E_{k_{max}}\over e}={3,6\cdot10^{-19}\over1,6\cdot10^{-19}}=2,25\;V}$

Answer 2

Для определения напряжения, необходимого для замедления фотоэлектронов с максимальной кинетической энергией, мы можем использовать закон сохранения энергии в фотоэффекте. Когда фотон падает на материал (цезий в данном случае), его энергия может передаться электронам, вырывая их из материала и придавая им кинетическую энергию.

Закон сохранения энергии для фотоэффекта: Энергия фотона = Работа выхода + Кинетическая энергия фотоэлектрона

Энергия фотона = 4,19 eV (дано) Работа выхода - это минимальная энергия, которую должен получить электрон, чтобы покинуть поверхность материала. Для цезия значение работы выхода примерно 2,14 эВ.

Кинетическая энергия фотоэлектрона = Энергия фотона - Работа выхода

Кинетическая энергия фотоэлектрона = 4,19 eV - 2,14 eV = 2,05 eV

Теперь, чтобы замедлить фотоэлектроны до нулевой кинетической энергии (остановить их), нам нужно создать напряжение, равное или большее по величине и противоположное по знаку к кинетической энергии фотоэлектронов. Таким образом, напряжение V будет равно:

V = -2,05 eV

Обратите внимание, что знак минус указывает на то, что напряжение должно быть направлено противоположно движению фотоэлектронов. Если мы создадим такое напряжение, фотоэлектроны замедляются и останавливаются.