Дано:
- Красная граница фотоэффекта, λкр = 653 нм = 653 * 10^-9 м
- Частота света, ν = 8 * 10^14 Гц
- Заряд электрона, qe = -1.6 * 10^-19 Кл
- Постоянная Планка, h = 6.63 * 10^-34 Дж·c
- Скорость света, c = 3 * 10^8 м/с
Найти: напряжение, необходимое для прекращения фототока, U.
Решение:
1) Найдем энергию одного фотона с помощью формулы:
E = h * ν
2) Подставим значения:
E = (6.63 * 10^-34 Дж·c) * (8 * 10^14 Гц)
3) Выполним расчет энергии E:
E = 5.304 * 10^-19 Дж
4) Теперь найдем максимальную кинетическую энергию выбитых электронов. Эта энергия равна энергии фотона, минус работа выхода, которая может быть найдена из красной границы фотоэффекта:
Работу выхода можно найти по формуле:
W = h * c / λкр
5) Подставим значения:
W = (6.63 * 10^-34 Дж·c) * (3 * 10^8 м/с) / (653 * 10^-9 м)
6) Выполним расчет работы выхода W:
W ≈ 3.04 * 10^-19 Дж
7) Теперь определим максимальную кинетическую энергию электронов:
K_max = E - W
K_max = 5.304 * 10^-19 Дж - 3.04 * 10^-19 Дж
K_max = 2.264 * 10^-19 Дж
8) Для того чтобы фототок перестал течь, нужно приложить напряжение, которое должно быть равно максимальной кинетической энергии, деленной на заряд электрона:
U = K_max / |qe|
9) Подставим значения:
U = (2.264 * 10^-19 Дж) / (1.6 * 10^-19 Кл)
10) Выполним расчет напряжения U:
U ≈ 1.415 В
Ответ: Необходимое напряжение для прекращения фототока составляет примерно 1.415 В.