дано:
Начальное задерживающее напряжение U1 (например, 1,6 В).
Увеличение задерживающего напряжения ΔU = 1,2 В.
Найденное новое задерживающее напряжение U2 = U1 + ΔU.
найти:
Изменение частоты света Δf, необходимое для достижения нового задерживающего напряжения.
решение:
Согласно уравнению фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов K связана с энергией фотонов E и работой выхода A:
E = A + K.
Энергия фотона определяется формулой:
E = h * f,
где h - постоянная Планка (h ≈ 6,626 * 10^(-34) Дж·с), а f - частота света.
При увеличении задерживающего напряжения с U1 до U2, соответственно изменяется максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов:
K1 = e * U1,
K2 = e * U2.
Тогда разница в кинетической энергии будет равна:
ΔK = K2 - K1 = e * (U2 - U1) = e * ΔU.
Запишем это в виде:
ΔK = e * ΔU.
Теперь подставим:
ΔK = e * 1,2 В.
Для каждого состояния имеем:
K1 = h * f1 - A,
K2 = h * f2 - A.
Следовательно:
ΔK = K2 - K1 = (h * f2 - A) - (h * f1 - A) = h * (f2 - f1).
Таким образом:
h * (f2 - f1) = e * ΔU.
Теперь выразим изменение частоты:
f2 - f1 = (e * ΔU) / h.
Подставим известные значения:
e = 1,602 * 10^(-19) Кл,
ΔU = 1,2 В,
h ≈ 6,626 * 10^(-34) Дж·с.
Теперь подставим эти значения в уравнение:
f2 - f1 = (1,602 * 10^(-19) Кл * 1,2 В) / (6,626 * 10^(-34) Дж·с).
Считаем:
f2 - f1 = (1,9224 * 10^(-19)) / (6,626 * 10^(-34))
≈ 2,9 * 10^(14) Гц.
ответ:
Необходимо увеличить частоту монохроматического света примерно на 2,9 * 10^(14) Гц, чтобы задерживающее напряжение увеличилось на 1,2 В.