Вопрос школьника
Используя заданную вольтамперную характеристику вакуумного фотоэлемента найти работу выхода фотоэлектронов из катода при освещении его светом с длиной волны λ = 3,3⋅10 − 7 м.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать, что работа выхода фотоэлектронов из катода определяется как разность между энергией фотона, необходимой для выхода электрона из катода, и энергией, необходимой для преодоления потенциального барьера на поверхности катода.
Для нахождения энергии фотона, необходимой для выхода электрона из катода, воспользуемся формулой Планка:
E = h * c / λ
где E — энергия фотона, h — постоянная Планка, c — скорость света, λ — длина волны света.
Подставляя значения, получаем:
E = 6,626 * 10^-34 Дж * с * 3 * 10^8 м/с / 3,3 * 10^-7 м = 6,02 * 10^-19 Дж
Теперь необходимо найти потенциал, необходимый для преодоления потенциального барьера на поверхности катода. Для этого воспользуемся заданной вольтамперной характеристикой вакуумного фотоэлемента.
По определению, вольтамперная характеристика — это зависимость тока, протекающего через фотоэлемент, от напряжения на нем.
По графику вольтамперной характеристики можно определить, при каком напряжении на фотоэлементе ток начинает течь. Это напряжение соответствует потенциальному барьеру на поверхности катода.
Предположим, что на графике вольтамперной характеристики напряжение, при котором начинает течь ток, равно U0. Тогда работа выхода фотоэлектронов из катода будет равна:
W = E — e * U0
где e — заряд электрона.
Подставляя значения, получаем:
W = 6,02 * 10^-19 Дж — 1,6 * 10^-19 Кл * U0
Таким образом, для решения задачи необходимо знать вольтамперную характеристику вакуумного фотоэлемента и найти на ней напряжение, при котором начинает течь ток. После этого можно найти работу выхода фотоэлектронов из катода при освещении его светом с заданной длиной волны.
