ID: 00015854
Металлическая пластина облучается светом частотой $\nu= 1{,}6\cdot10^{15}$ Гц. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряжённостью $130$ В/м, причём вектор напряжённости $E$ поля направлен к пластине перпендикулярно её поверхности. Измерения показали, что на расстоянии $10$ см от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна $15{,}9$ эВ. Определите работу выхода электронов из данного металла.
Ответ дайте в эВ.
Источник: Сборник Гиголо
Связываем три порции энергии. Фотоэффект даёт электрону старт: $E_{\text{к0}}=h\nu-A$. Поле направлено К пластине, а заряд электрона отрицательный — значит сила на электрон направлена ОТ пластины, и поле РАЗГОНЯЕТ улетающий электрон, добавляя работу $eEd$. Поэтому на расстоянии $d$ энергия равна старту плюс работа поля: $E_{\text{к}}=h\nu-A+eEd$. Отсюда вытащим работу выхода. Подвох именно в знаке — поле здесь не тормозит, а ускоряет.
$E_{\text{к}}=h\nu-A+eEd$. Переведём всё в эВ. Энергия фотона $h\nu=6{,}63\cdot10^{-34}\cdot1{,}6\cdot10^{15}/1{,}6\cdot10^{-19}\approx6{,}63$ эВ. Работа поля $eEd$: в электронвольтах это просто $E\cdot d=130\cdot0{,}10=13$ эВ (заряд $e$ сокращается с переводом в эВ).
$A=h\nu+eEd-E_{\text{к}}=6{,}63+13-15{,}9\approx3{,}7$ эВ.