Question

Яку затримуючу напругу треба подати , шоб електрони , вирвані з вольфрамового катода світлом з довжиною хвилі 140 нм не могли спричинити фотострум ? Робота виходу електронів з вольфраму 4,54 еВ

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

λ = 140 нм = 140·10⁻⁹ м

Авых = 4,54 эВ

________________

U - ?

1)

Энергия фотона:

ε = h·c / λ = 6,63·10⁻³⁴·3·10⁸ / (140·10⁻⁹)  ≈ 42·10⁻¹⁹ Дж

2)

Работа выхода:

Aвых = 5,54·1,6·10⁻¹⁹ ≈ 8,9·10⁻¹⁹ Дж

3)

Задерживающее напряжение:

U = (ε - Aвых) / e

U = (42 - 8,9)·10⁻¹⁹ / (1,6·10⁻¹⁹) = (42-8,9)/1,6 ≈ 21 В

Answer 2

Для того щоб електрони, вирвані з вольфрамового катода світлом з довжиною хвилі 140 нм, не могли спричинити фотострум, їх треба зупинити перед тим, як вони досягнуть аноду. Для цього можна застосувати затримуючу напругу, яка перешкоджає руху електронів.

Для розрахунку затримуючої напруги (U) можна скористатися формулою енергетичного балансу фотоефекту:

hν = Φ + eU

де: hν - енергія кванта світла (фотону), яка визначається його довжиною хвилі (λ) через співвідношення E = hc/λ, де c - швидкість світла, h - стала Планка. Φ - робота виходу (work function) вольфрамового катода, яка дорівнює 4,54 еВ (електрон-вольт). e - заряд елементарного електрона, який дорівнює приблизно 1,6 x 10^-19 Кл. U - затримуюча напруга, яку ми шукаємо.

Підставляючи відповідні значення і розв'язуючи рівняння відносно U:

hν = Φ + eU (6,63 x 10^-34 Дж·с * (3 x 10^8 м/с) / 140 x 10^-9 м) = 4,54 еВ + 1,6 x 10^-19 Кл * U

З цього рівняння можна знайти U:

U = ((6,63 x 10^-34 Дж·с * (3 x 10^8 м/с) / 140 x 10^-9 м) - 4,54 еВ) / (1,6 x 10^-19 Кл)

Після обчислень отримаємо значення затримуючої напруги U. Зауважте, що умовою для відсутності фотоструму є те, щоб затримуюча напруга була більша за нуль. Якщо ця умова виконується, електрони не зможуть досягнути аноду і не створять фотоструму.