Условие задачи:

Работа выхода электронов из материала катода трубки 2 эВ. Катод облучается потоком фотонов с некоторой энергией. Какова эта энергия, если задерживающий потенциал 10 В?

Задача №11.2.20 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

$A_{вых} = 2$ эВ, $U_з=10$ В, $E-?$

Решение задачи:

Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта энергия поглощенного кванта $E$ идет на совершение работы выхода $A_{вых}$ и на сообщение кинетической энергии вылетевшему электрону $\frac{{{m_e}{\upsilon ^2}}}{2}$. Поэтому:

$$E = {A_{вых}} + \frac{{{m_e}{\upsilon ^2}}}{2}\;\;\;\;(1)$$

Если изменить полярность источника напряжения в установке для исследования фотоэффекта, то электрическое поле между катодом и анодом будет тормозить фотоэлектроны. При задерживающем напряжении $U_з$ фототок становится равным нулю. При этом по закону сохранения энергии справедливо равенство:

$$\frac{{{m_e}{\upsilon ^2}}}{2} = e{U_з}\;\;\;\;(2)$$

Здесь $m_e$ — масса электрона, равная 9,1·10^-31 кг, $e$ — модуль заряда электрона, равный 1,6·10^-19 Кл.

Принимая во внимание равенство (2), уравнение (1) примет вид:

$$E = {A_{вых}} + e{U_з}$$

Задача решена в общем виде, теперь посчитаем численный ответ (1 эВ = 1,6·10^-19 Дж):

$$E = 2 \cdot 1,6 \cdot {10^{ — 19}} + 1,6 \cdot {10^{ — 19}} \cdot 10 = 19,2 \cdot {10^{ — 19}}\;Дж$$

Ответ: 19,2·10^-19 Дж.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

11.2.19 Для полной задержки фотоэлектронов, выбитых из металла излучением с длиной волны
11.2.21 Энергия фотона, поглощаемого цезиевым фотокатодом, равна 5 эВ. Чему равна величина
11.2.22 Излучение какой частоты падает на поверхность фотокатода из цезия, если для прекращения