Металлическая пластинка освещается светом с длиной волны 500 нм. Работа выхода электронов 2 эВ. До какого задерживающего напряжения зарядится металлическая пластина?

Ответ:

Объяснение:

Для выхода электронов из металла необходимо преодолеть работу выхода W. При освещении металлической пластины светом с длиной волны λ фотоэффект вызывает выход электронов с кинетической энергией K, которая связана с энергией кванта света E = hc/λ и работой выхода электронов W следующим образом:

K = E - W,

где h - постоянная Планка, c - скорость света.

Для того, чтобы остановить электроны, вылетевшие из металла, необходимо создать задерживающее напряжение U. Кинетическая энергия электрона на выходе из металла связана с напряжением следующим образом:

K = eU,

где e - заряд электрона.

Приравнивая эти два выражения, получаем:

eU = E - W.

Выразим отсюда задерживающее напряжение:

U = (E - W) / e.

Подставляя числовые значения, получим:

E = hc/λ = (6.626 × 10^-34 Дж·с × 3 × 10^8 м/с) / (500 × 10^-9 м) ≈ 4.001 × 10^-19 Дж

W = 2 эВ × 1.6 × 10^-19 Дж/эВ ≈ 3.2 × 10^-19 Дж

e = 1.6 × 10^-19 Кл

Тогда задерживающее напряжение будет равно:

U = (E - W) / e = (4.001 × 10^-19 Дж - 3.2 × 10^-19 Дж) / (1.6 × 10^-19 Кл) ≈ 0.501 В.

Ответ: до задерживающего напряжения, равного 0.501 В, металлическая пластина зарядится при освещении светом с длиной волны 500 нм.

Ответ:

Объяснение:

Для того, чтобы определить задерживающее напряжение, необходимо уравновесить кинетическую энергию электрона, вылетевшего из металла под действием света, и энергию, необходимую для того, чтобы удержать его на металлической пластине.

Кинетическая энергия электрона определяется как разность между энергией света и работой выхода:

K = hν - Φ,

где h - постоянная Планка, ν - частота света, Φ - работа выхода.

Известно, что длина волны света λ связана с его частотой ν следующим образом:

c = λν,

где c - скорость света.

Тогда можно выразить частоту света:

ν = c/λ.

Подставив данную длину волны и работу выхода в формулу для кинетической энергии, получим:

K = h(c/λ) - Φ = 4,53 эВ.

Для того, чтобы удержать электрон на металлической пластине, необходимо приложить задерживающее напряжение U, которое будет противоположно по знаку кинетической энергии электрона и по модулю равно ей:

U = -K/e = -4,53/1,6 = -2,83 В,

где e - заряд электрона.

Таким образом, для того, чтобы зарядить металлическую пластину до задерживающего напряжения, необходимо приложить к ней напряжение 2,83 В.