Дано:
- Длина волны света λ = 0,5 мм = 0,5 * 10^-3 м.
- Мощность света P = 1 Вт.
- Сила тока насыщения I = 4 мА = 4 * 10^-3 А.
Найти:
Количество фотонов, приходящихся на один электрон, выбиваемый из катода.
Решение:
1. Найдем энергию одного фотона с помощью формулы:
E = h * c / λ,
где h - постоянная Планка (примерно 6,63 * 10^-34 Дж·с), c - скорость света (примерно 3 * 10^8 м/с).
Подставим значения для длины волны λ:
E = (6,63 * 10^-34 Дж·с) * (3 * 10^8 м/с) / (0,5 * 10^-3 м)
= 3,978 * 10^-19 Дж.
2. Теперь найдем количество фотонов, которые падают на катод за единицу времени. Это количество можно найти из отношения мощности к энергии одного фотона:
N = P / E.
Подставим известные значения:
N = 1 Вт / (3,978 * 10^-19 Дж)
≈ 2,51 * 10^18 фотонов/с.
3. Теперь определим, сколько электронов выбивается из катода за секунду. Для этого используем силу тока:
n = I / e,
где e - заряд электрона (примерно 1,6 * 10^-19 Кл).
Подставим известные значения:
n = (4 * 10^-3 А) / (1,6 * 10^-19 Кл)
= 2,5 * 10^16 электронов/с.
4. Теперь найдем количество фотонов, приходящихся на один выбитый электрон:
K = N / n.
Подставим значения:
K = (2,51 * 10^18 фотонов/с) / (2,5 * 10^16 электронов/с)
≈ 10,04.
Ответ:
Количество фотонов, приходящихся на один электрон, выбиваемый из катода, составляет примерно 10.