Красная граница фотоэффекта для рубидия 810 нм. Какую задерживающую напряжение надо приложить к фотоэлемента, чтобы задержать фотоэлектроны, которые выпускает рубидий под действием света с длиной волны 100 нм
на украинском:
Червона межа фотоефекту для Рубідію 810 нм. Яку затримуючу напругу треба прикласти до фотоелемента, щоб затримати фотоелектрони, які випускає рубідій під дією світла з довжиною хвилі 100 нм?
E = hv - Ф,
где E - энергия фотоэлектрона, h - постоянная Планка (6.62607015 × 10^-34 Дж·с), v - частота света, Ф - работа выхода (энергия, необходимая фотоэлектрону для выхода из материала).
Так как даны длины волн света, необходимо использовать соотношение между длиной волны и частотой света:
v = c / λ,
где v - частота света, c - скорость света (3.00 × 10^8 м/с), λ - длина волны света.
Перейдем к решению задачи.
1. Найдем частоту света с длиной волны 100 нм:
v = c / λ = (3.00 × 10^8 м/с) / (100 × 10^-9 м) = 3.00 × 10^15 Гц.
2. Найдем энергию фотоэлектрона с использованием постоянной Планка:
E = hv = (6.62607015 × 10^-34 Дж·с) × (3.00 × 10^15 Гц) = 19.878 J (джоулей).
3. Теперь найдем разность потенциалов (задерживающую напряжение) между катодом и анодом фотоэлемента, необходимую для задержания фотоэлектронов. Для этого вычтем работу выхода электронов из энергии фотоэлектрона:
Задерживающая_напряжение = E - Ф.
Из условия задачи известна работа выхода для рубидия, равная 810 нм. Нам необходимо преобразовать ее в джоули:
1 нм = 1 × 10^-9 м,
работа_выхода_в_джоулях = (810 × 10^-9 м) × Заряд_электрона (e) = 1.305 × 10^-19 Дж.
Теперь подставим полученные значения в формулу:
Задерживающая_напряжение = 19.878 Дж - 1.305 × 10^-19 Дж ≈ 19.878 Дж.
Окончательный ответ: Необходимо приложить задерживающую напряжение приблизительно равную 19.878 Дж.