Вопрос школьника
Цинковую пластину (А ≈ 6⋅10 − 19 Дж) облучают монохроматическим ультрафиолетовым светом с длиной волны λ = 324 нм. До какого максимального потенциала зарядится пластина?
Ответ от учителя
Для решения этой задачи необходимо использовать формулу работы выхода электронов из металла:
Φ = hν — E_k,
где Φ — работа выхода, h — постоянная Планка, ν — частота света, E_k — кинетическая энергия электрона.
Для цинка работа выхода составляет Φ = 4,3 эВ = 6,88⋅10^-19 Дж.
Также необходимо учесть, что максимальная кинетическая энергия электрона, вылетающего из металла под действием света, равна энергии фотона минус работа выхода:
E_k(max) = hν — Φ.
Для ультрафиолетового света с длиной волны λ = 324 нм частота света равна:
ν = c/λ = 9,27⋅10^14 Гц,
где c — скорость света.
Тогда максимальная кинетическая энергия электрона будет равна:
E_k(max) = hν — Φ = 6,63⋅10^-34 Дж⋅9,27⋅10^14 Гц — 6,88⋅10^-19 Дж = 1,09⋅10^-19 Дж.
Максимальный потенциал, до которого зарядится пластина, будет равен:
U(max) = E_k(max)/e,
где e — заряд электрона.
Тогда:
U(max) = 1,09⋅10^-19 Дж/1,6⋅10^-19 Кл = 0,68 В.
Таким образом, максимальный потенциал, до которого зарядится цинковая пластина при облучении ультрафиолетовым светом с длиной волны 324 нм, составляет 0,68 В.
