Дано: λ = 30 мкм = 3*10^-5 см, E = 10 В/см, Aвых = 3.74 эВ для цинка.
Найти: максимальное расстояние до поверхности пластины, на которое может удалиться фотоэлектрон.
Решение:
Для выхода фотоэлектрона необходимо, чтобы энергия кванта излучения hν превышала работу выхода электрона Aвых:
hν > Aвых
С помощью формулы Планка E = hν выразим энергию кванта излучения:
E = hc/λ
где h - постоянная Планка, c - скорость света в вакууме, λ - длина волны.
Подставим данную длину волну и найдем соответствующую энергию:
E = 6.63 * 10^-34 * 3 * 10^8 / 3 * 10^-5 = 6.63 * 10^-20 Дж = 4.13 эВ
Так как энергия кванта излучения больше работы выхода электрона, то фотоэлектроны могут вылетать из цинковой пластины.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона может быть найдена по формуле:
Kmax = E - Aвых
Подставляем значения и находим максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона:
Kmax = 4.13 - 3.74 = 0.39 эВ
Для того, чтобы фотоэлектрон мог выйти наружу, необходимо преодолеть задерживающее электрическое поле. Для этого потенциальная энергия на расстоянии r от поверхности пластины должна быть равна максимальной кинетической энергии фотоэлектрона:
eEr = Kmax
где e - заряд электрона.
Выражаем расстояние r:
r = Kmax / eE
Подставляем известные значения и получаем ответ:
r = 0.39 / (1.6 * 10^-19 * 10) = 2.44 * 10^-7 см
Ответ: 2.44 * 10^-7 см