Вопрос школьника
При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов при уменьшении частоты падающего света в 2 раза?
Ответ от учителя
Максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов зависит от энергии фотона падающего света, которая, в свою очередь, пропорциональна его частоте. Согласно формуле Эйнштейна для фотоэффекта, энергия фотона связана с работой выхода электрона из катода и его кинетической энергией следующим образом:
E = hν = Φ + Ek
где E — энергия фотона, h — постоянная Планка, ν — частота света, Φ — работа выхода электрона из катода, Ek — кинетическая энергия вылетевшего электрона.
Из этой формулы можно выразить кинетическую энергию электрона:
Ek = E — Φ = hν — Φ
Таким образом, при уменьшении частоты падающего света в 2 раза, энергия фотона также уменьшится в 2 раза, что приведет к уменьшению кинетической энергии вылетевшего электрона на величину, равную половине работе выхода электрона из катода:
ΔEk = Ek2 — Ek1 = (hν1 — Φ) — (hν2 — Φ) = h(ν1 — ν2) = hν1/2
Таким образом, максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов уменьшится на величину, равную половине работе выхода электрона из катода.
