Катод фотоэлемента освещается светом с длиной волны 0,5 мм и мощностью 1 Вт. Величина силы тока насыщения фотоэлемента 4 мА. Какое количество фотонов приходится на один электрон, выбиваемый из катода?
от

1 Ответ

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.
от