Question

Фотокатод освещается монохроматическим светом, энергия фотонов в котором 6,4×10-19 Дж. Чему равна работа выхода материала катода, если запирающее напряжение равно 1,5 В?

Answer 1

Ответ:

2,5 эВ

Объяснение:

По закону фотоэффекта

$h\nu =A+E_k$

Откуда

$A=h\nu -E_k$

Кинетическая энергия фотоэлектрона равна работе внешнего поля по его торможению

$E_k=eU$

Или

$A=h\nu -eU=6.4*10^-^1^9-1.6*10^-^1^9*1.5=4*10^-^1^9$ Дж (2,5 эВ).

Answer 2

Работа выхода материала катода (также известная как функция работы) можно вычислить, используя уравнение Фотоэффекта:

$E_{\text{фотон}} = \Phi + E_{\text{кин}},$

где:

• $E_{\text{фотон}}$ - энергия фотона (6,4×10^(-19) Дж в данном случае),
• $\Phi$ - работа выхода материала катода (что нам нужно найти),
• $E_{\text{кин}}$ - кинетическая энергия вылетевшего электрона.

Для определения работы выхода материала катода ($\Phi$), мы можем переписать уравнение следующим образом:

$\Phi = E_{\text{фотон}} - E_{\text{кин}}.$

В данном случае, кинетическая энергия электрона будет равна энергии фотона минус запирающему напряжению ($U$), так как энергия фотона полностью передается электрону при фотоэффекте:

$E_{\text{кин}} = E_{\text{фотон}} - U.$

Теперь мы можем подставить известные значения:

$E_{\text{кин}} = 6,4×10^(-19) Дж - 1,5 В.$

Здесь мы должны преобразовать вольты ($В$) в джоули ($Дж$), так как 1 электронвольт (eV) равен 1,6×10^(-19) Дж:

$E_{\text{кин}} = 6,4×10^(-19) Дж - (1,5 В × 1,6×10^(-19) Дж/В).$

Теперь вычислим $E_{\text{кин}}$:

$E_{\text{кин}} = 6,4×10^(-19) Дж - 2,4×10^(-19) Дж = 4,0×10^(-19) Дж.$

Теперь, когда у нас есть значение кинетической энергии ($E_{\text{кин}}$), мы можем найти работу выхода материала катода ($\Phi$):

$\Phi = E_{\text{фотон}} - E_{\text{кин}} = 6,4×10^(-19) Дж - 4,0×10^(-19) Дж = 2,4×10^(-19) Дж.$

Итак, работа выхода материала катода ($\Phi$) равна $2,4×10^(-19) Дж$.