Дано:
Длина волны λ = 500 нм = 500 * 10^(-9) м
Мощность излучения P = 30 мВт = 30 * 10^(-3) Вт
Сила тока насыщения Iн = 1 мА = 1 * 10^(-3) А
Найти:
Отношение числа падающих фотонов к числу выбитых фотоэлектронов.
Решение:
1. Сначала найдем энергию одного фотона E. Энергия фотона рассчитывается по формуле:
E = h * c / λ,
где h - постоянная Планка (6.626 * 10^(-34) Дж*с),
c - скорость света (3 * 10^8 м/с).
Подставим значения:
E = (6.626 * 10^(-34) Дж*с) * (3 * 10^8 м/с) / (500 * 10^(-9) м)
E = (6.626 * 3) / 500 * 10^(-34 + 8 + 9)
E = 19.878 / 500 * 10^(-17)
E ≈ 3.976 * 10^(-19) Дж.
2. Теперь найдем общее количество падающих фотонов Nф за секунду. Для этого используем мощность P и энергию одного фотона E:
Nф = P / E.
Подставим значения:
Nф = (30 * 10^(-3) Вт) / (3.976 * 10^(-19) Дж)
Nф ≈ 7.54 * 10^(15) фотонов/с.
3. Теперь найдем число выбитых фотоэлектронов Nе. Оно равно силе тока Iн, умноженной на время. В данном случае, если мы рассматриваем 1 секунду:
Nе = Iн / e,
где e - заряд электрона (1.602 * 10^(-19) Кл).
Подставим значения:
Nе = (1 * 10^(-3) А) / (1.602 * 10^(-19) Кл)
Nе ≈ 6.24 * 10^(15) электрона/с.
4. Наконец, вычислим отношение числа падающих фотонов к числу выбитых фотоэлектронов:
Отношение = Nф / Nе.
Подставим значения:
Отношение = (7.54 * 10^(15)) / (6.24 * 10^(15))
Отношение ≈ 1.21.
Ответ:
Отношение числа падающих фотонов к числу выбитых фотоэлектронов составляет примерно 1.21.