Дано:
- Длина волны света λ = 414 нм = 414 * 10^-9 м.
- Энергия фотонов превышает работу выхода в 3 раза.
Найти:
Задерживающую разность потенциалов U_0.
Решение:
1. Сначала найдем энергию фотона E по формуле:
E = h * ν,
где ν - частота света, которую можно найти через длину волны:
ν = c / λ,
где c - скорость света, c ≈ 3 * 10^8 м/с.
Подставляем значения для нахождения частоты:
ν = (3 * 10^8 м/с) / (414 * 10^-9 м)
≈ 7,25 * 10^14 Гц.
Теперь можем найти энергию фотона:
E = h * ν
= (6,63 * 10^-34 Дж·с) * (7,25 * 10^14 Гц)
≈ 4,80 * 10^-19 Дж.
2. Работа выхода W из катода может быть найдена, так как энергия фотонов в 3 раза больше работы выхода:
E = 3 * W.
Следовательно, работа выхода:
W = E / 3
= (4,80 * 10^-19 Дж) / 3
≈ 1,60 * 10^-19 Дж.
3. Теперь находим максимальную кинетическую энергию K_max фотоэлектронов:
K_max = E - W
= (4,80 * 10^-19 Дж) - (1,60 * 10^-19 Дж)
= 3,20 * 10^-19 Дж.
4. Задерживающую разность потенциалов U_0 можно найти по формуле:
U_0 = K_max / e,
где e - заряд электрона (примерно 1,6 * 10^-19 Кл).
Подставляем значения:
U_0 = (3,20 * 10^-19 Дж) / (1,6 * 10^-19 Кл)
= 2 В.
Ответ:
Задерживающая разность потенциалов составляет 2 В.