ID: 00012724
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался красный светофильтр, а во второй — жёлтый. В каждом опыте измеряли запирающее напряжение. Как изменялись запирающее напряжение и кинетическая энергия фотоэлектронов?
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения.
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе
могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Шаг 1. Частота и энергия света
Желтый свет имеет бóльшую частоту, чем красный: \nu_{\text{ж}} > \nu_{\text{к}} (Гц). Следовательно, энергия падающих фотонов во втором опыте стала больше: E = h\nu (Дж), где h — постоянная Планка.
Шаг 2. Кинетическая энергия
Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
h\nu = A_{\text{вых}} + E_k \text{ (Дж)}
Работа выхода A_{\text{вых}} (Дж) зависит только от материала фотоэлемента и остается неизменной. Выражаем кинетическую энергию:
E_k = h\nu - A_{\text{вых}} \text{ (Дж)}
Так как энергия падающего фотона h\nu возросла, кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась (цифра 1).
Шаг 3. Запирающее напряжение
Оно связано с кинетической энергией формулой:
E_k = eU_{\text{з}} \text{ (Дж)}
где e — модуль заряда электрона (Кл). Выражаем запирающее напряжение:
U_{\text{з}} = \frac{E_k}{e} \text{ (В)}
Поскольку энергия E_k (Дж) увеличилась, запирающее напряжение U_{\text{з}} (В) также увеличилось (цифра 1).