Задание 16 ЕГЭ по физике №00015850

Идея

Это «обратная» к предыдущей задача: частота дана, ищем ёмкость. Цепочка та же — конденсатор заряжается, пока его напряжение не станет запирающим: $U_{зап} = \dfrac{q}{C}$, откуда $C = \dfrac{q}{U_{зап}}$. А $U_{зап}$ находим из уравнения Эйнштейна.

Шаг 1. Запирающее напряжение

$E_{max} = h\nu - A$, где $A = \dfrac{hc}{\lambda_0} \approx 4{,}42\cdot 10^{-19}$ Дж, а $h\nu = 6{,}63\cdot 10^{-34}\cdot 10^{15} = 6{,}63\cdot 10^{-19}$ Дж. Тогда $E_{max} = 6{,}63\cdot 10^{-19} - 4{,}42\cdot 10^{-19} = 2{,}21\cdot 10^{-19}$ Дж. Запирающее напряжение: $U_{зап} = \dfrac{E_{max}}{e} = \dfrac{2{,}21\cdot 10^{-19}}{1{,}6\cdot 10^{-19}} \approx 1{,}38$ В.

Шаг 2. Ёмкость

$C = \dfrac{q}{U_{зап}} = \dfrac{5{,}5\cdot 10^{-9}}{1{,}38} \approx 3{,}98\cdot 10^{-9}$ Ф $\approx 4000$ пФ.

Подвох — частота в исходнике искажена («10 Гц»), физически это $10^{15}$ Гц, иначе фотоэффекта при границе 450 нм просто нет. Финальный перевод: $1$ Ф $= 10^{12}$ пФ.