ID: 00015835
Фотокатод облучают электромагнитным излучением с частотой \nu = 1{,}7\cdot 10^{15} Гц. «Красная граница» фотоэффекта для вещества фотокатода \nu_0 = 1{,}0\cdot 10^{15} Гц. Какое напряжение U нужно создать между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился?
Ответ дайте в вольтах, округлив до десятых.
Источник: Сборник Гиголо
Чтобы фототок прекратился, надо поставить «горку» из напряжения, которую не перепрыгнет самый быстрый электрон. Это и есть запирающее напряжение: вся максимальная кинетическая энергия электрона уходит на преодоление поля, eU = E_{max}. А E_{max} берём из уравнения Эйнштейна.
Уравнение Эйнштейна удобно записать через частоты: h\nu = A + E_{max}, а работа выхода связана с границей A = h\nu_0. Тогда E_{max} = h\nu - h\nu_0 = h(\nu - \nu_0). Видим красивый трюк: вычитаем частоты ещё до умножения на h.
U = \dfrac{E_{max}}{e} = \dfrac{h(\nu-\nu_0)}{e} = \dfrac{6{,}63\cdot 10^{-34}\cdot(1{,}7-1{,}0)\cdot 10^{15}}{1{,}6\cdot 10^{-19}} \approx 2{,}9 В.
Важно: граница \nu_0 должна быть МЕНЬШЕ частоты света, иначе фотоэффекта вообще нет. Здесь 1{,}0 \lt 1{,}7 — всё в порядке.
Ответ: 2,9 В.