Квантовая Физика — Задание 17 ЕГЭ по физике №00006870 | Global EE
Квантовая Физика — Задание 17 ЕГЭ по физике №00006870
№2. Задание 17
ID: 00006870
Монохроматический свет с энергией фотонов $E_ф$ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Запирающее напряжение, при котором фототок прекращается, равно $U_{зап}$. Как изменятся модуль запирающего напряжения $U_{зап}$ и длина волны $λ_{кр}$, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов $E_ф$ увеличится?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
энергия фотонов $E_\text{ф}$ увеличивается; металл не меняется.
Найти:
как изменятся $|U_\text{з}|$ и $\lambda_\text{кр}$.
Решение:
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
$$E_\text{ф} = A_\text{вых} + E_k,$$
где $A_\text{вых}$ — работа выхода электрона из металла, $E_k$ — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
Красная граница определяется работой выхода:
$$\lambda_\text{кр} = \frac{hc}{A_\text{вых}}.$$
Металл не меняется, значит $A_\text{вых} = \text{const}$, следовательно $\lambda_\text{кр} = \text{const}$ — не изменяется.
Запирающее напряжение связано с кинетической энергией:
$$E_k = e|U_\text{з}|.$$
При увеличении $E_\text{ф}$ (при постоянной $A_\text{вых}$) кинетическая энергия $E_k$ растёт:
$$E_k = E_\text{ф} - A_\text{вых} \uparrow.$$
Следовательно, $|U_\text{з}| = E_k / e$увеличивается.
