Фотоэффект: красная граница и задерживающее напряжение

В этой статье будем рассчитывать красную границу фотоэффекта, скорости электронов и задерживающее напряжение.

Задача 1. С какой скоростью вылетают электроны с поверхности цезия при освещении желтым светом с длиной волны нм?
Скорость фотоэлектрона равна

Красная граница фотоэффекта для цезия равна нм.

Подставим числа:

Ответ: м/с.
Задача 2. Цезиевый катод фотоэлемента освещают светом натриевой лампы с длиной волны нм. Определить скорость вырываемых из катода фотоэлектронов, если красная граница фотоэффекта для цезия нм.

Из предыдущей задачи скорость равна

Ответ: м/с.

Задача 3. Если поочередно освещать поверхность металла излучением с длинами волн нм и нм, то максимальные скорости фотоэлектронов будут отличаться в раза. Определить работу выхода электрона из этого металла.

Из предыдущей задачи:

Отношение скоростей:

Возведем в квадрат:

Работа выхода равна:

Чтобы числитель и знаменатель имели положительные знаки, преобразуем еще раз и подставим числа:

Или в электронвольтах

Ответ: Дж, или 1,88 эВ.

Задача 4. Для некоторого металла красная граница фотоэффекта в раза меньше частоты падающего излучения. Определить работу выхода электрона из данного металла, если максимальная скорость фотоэлектронов равна м /с.

Если частота красной границы фотоэффекта меньше частоты падающего излучения, то длина волны – больше.

Или

Уравнение фотоэффекта:

Подставим :

Или в электронвольтах

Ответ: Дж, или 5,12 эВ.

Задача 5. Какую максимальную скорость будут иметь фотоэлектроны при облучении поверхности цинка ультрафиолетовым излучением с энергией квантов в раза большей работы выхода?

Работа выхода для цинка равна .

Уравнение фотоэффекта:

Или

Ответ: м/с.
Задача 6. Определить, во сколько раз частота излучения, вызывающего фотоэффект с поверхности некоторого металла, больше красной границы фотоэффекта, если работа выхода электрона из этого металла в раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов.

Уравнение фотоэффекта:

Или

Ответ: .

Задача 7. При некотором минимальном значении задерживающей разности потенциалов фототок с поверхности лития, освещаемого светом с длиной волны , прекращается. Изменив длину волны света в раза, установили, что для прекращения фототока достаточно увеличить задерживающую разность потенциалов в раза. Вычислить .

Работа выхода для лития равна .

А для второй частоты

Тогда

Приравняем:

Ответ: нм.