Работы выхода электронов из фотокатода равна 3,2 эВ и фотокатод освещается светом, энергия квантов которого 6,4 эВ. Определите величину задерживающего потенциала, при котором фототок прекратиться.
Работы выхода электронов из фотокатода равна 3,2 эВ и фотокатод освещается светом, энергия квантов которого 6,4 эВ. Определите величину задерживающего потенциала, при котором фототок прекратиться.
Задерживающий потенциал равен 6,4 - 3,2 = 3,2 эВ.
Для того чтобы определить величину задерживающего потенциала, при котором фототок прекратится, нужно учесть разницу между энергией фотона и работой выхода электронов из фотокатода.
По условию задачи работа выхода электронов из фотокатода равна 3,2 эВ, а энергия фотона составляет 6,4 эВ. Следовательно, энергия, которую получит вылетевший из фотокатода электрон, будет равна разности между энергией фотона и работой выхода: 6,4 - 3,2 = 3,2 эВ.
Таким образом, чтобы фототок прекратился, необходимо установить на фотокатоде задерживающий потенциал, равный 3,2 эВ, чтобы компенсировать энергию вылетевших электронов и предотвратить их движение к аноду.
Для определения величины задерживающего потенциала, при котором прекращается фототок, важно разобраться с несколькими ключевыми понятиями фотоэлектрического эффекта и как они взаимодействуют в данной задаче.
Работа выхода – это минимальная энергия, необходимая для того, чтобы электрон мог покинуть поверхность материала. В данном случае работа выхода равна 3.2 эВ.
Энергия фотонов – это энергия квантов света, падающего на фотокатод. Здесь она составляет 6.4 эВ.
Эффект фотоэлектрического излучения описывается уравнением Эйнштейна для фотоэффекта: [ E{фотон} = \Phi + K{max} ] где ( E{фотон} ) – энергия фотона, ( \Phi ) – работа выхода, ( K{max} ) – максимальная кинетическая энергия высвободившихся электронов.
Подставляя известные значения: [ 6.4 \, \text{эВ} = 3.2 \, \text{эВ} + K{max} ] откуда [ K{max} = 6.4 \, \text{эВ} - 3.2 \, \text{эВ} = 3.2 \, \text{эВ} ]
Задерживающее потенциал ( V_{зад} ) – это тот минимальный потенциал, который необходимо приложить, чтобы остановить фототок, то есть чтобы полностью компенсировать кинетическую энергию вырванных из фотокатода электронов. Максимальная кинетическая энергия электронов преобразуется в электрическую энергию в электрическом поле: [ eV{зад} = K{max} ] где ( e ) – элементарный заряд электрона (примерно равен 1 эВ на вольт). Тогда: [ V{зад} = \frac{K{max}}{e} = \frac{3.2 \, \text{эВ}}{1 \, \text{эВ/В}} = 3.2 \, \text{В} ]
Таким образом, задерживающий потенциал, при котором фототок прекратится, составляет 3.2 В.
