При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещается через различные светофильтры. В первой серии опытов используется светофильтр, пропускающий только зелёный свет, а во второй — пропускающий только фиолетовый свет. В каждом опыте наблюдают явление фотоэффекта и измеряют запирающее напряжение. Как изменяются длина световой волны и модуль запирающего напряжения при переходе от первой серии опытов ко второй?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Дано:
Переход: зелёный свет \to фиолетовый свет. Наблюдается фотоэффект в обоих случаях.
Найти:
Как изменятся \lambda и |U_\text{зап}|?
Решение:
В видимом спектре длины волн убывают от красного к фиолетовому:
\lambda_\text{красн} \gt \lambda_\text{оранж} \gt \lambda_\text{жёлт} \gt \lambda_\text{зел} \gt \lambda_\text{голуб} \gt \lambda_\text{фиол}
При переходе от зелёного к фиолетовому длина волны уменьшается (цифра 2).
По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:
h\nu = A_\text{вых} + eU_\text{зап}
где h\nu = \dfrac{hc}{\lambda} — энергия фотона, A_\text{вых} — работа выхода (постоянна для данного металла). Отсюда:
eU_\text{зап} = \frac{hc}{\lambda} - A_\text{вых}
При уменьшении \lambda энергия фотона \dfrac{hc}{\lambda} увеличивается. Так как A_\text{вых} = \text{const}, запирающее напряжение увеличивается (цифра 1).