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.