ID: 00017019
Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси Ox под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света \nu, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена против оси Oy? Работа выхода для вещества катода A_{вых}=2{,}39 эВ, напряжённость электрического поля E = 3\cdot10^{2} В/м, индукция магнитного поля B = 10^{-3} Тл.

Источник: Сборник Гиголо
Зеркальная к предыдущей: теперь поля заданы, а играем частотой света. Частота задаёт скорость фотоэлектронов (через фотоэффект), а скорость — величину магнитной силы. Электрическая сила постоянна. Чтобы суммарная сила смотрела против Oy (в сторону электрической силы), электрическая должна перевешивать магнитную — а это ограничивает скорость, значит и частоту сверху.
Силы вдоль Oy направлены навстречу: магнитная F_B=evB и электрическая F_E=eE. Чтобы итог был против Oy (как электрическая сила):
eE \gt evB \;\Rightarrow\; v \lt \dfrac{E}{B}.
Скорость связана с частотой уравнением Эйнштейна h\nu = A_{вых}+\dfrac{mv^2}{2}. Чем больше частота — тем быстрее электроны. Условие v\lt \dfrac{E}{B} даёт верхнюю границу частоты \nu_0, при которой v=\dfrac{E}{B}:
h\nu_0 = A_{вых} + \dfrac{m}{2}\left(\dfrac{E}{B}\right)^2 \;\Rightarrow\; \nu_0 = \dfrac{A_{вых} + \dfrac{mE^2}{2B^2}}{h}.
\dfrac{E}{B}=\dfrac{300}{10^{-3}}=3{,}0\cdot10^{5} м/с; \dfrac{m}{2}\left(\dfrac{E}{B}\right)^2=\dfrac{9{,}1\cdot10^{-31}}{2}\cdot9\cdot10^{10}\approx4{,}1\cdot10^{-20} Дж \approx0{,}26 эВ.
h\nu_0 = 2{,}39+0{,}26 = 2{,}65 эВ =4{,}24\cdot10^{-19} Дж; \nu_0=\dfrac{4{,}24\cdot10^{-19}}{6{,}63\cdot10^{-34}}\approx6{,}4\cdot10^{14} Гц.
Сила направлена против Oy при \nu \lt 6{,}4\cdot10^{14} Гц.
Ответ: ν < ν₀ ≈ 6,4·10¹⁴ Гц.
ν < ν₀ = (Aвых + m·E²/(2B²)) / h ≈ 6,4·10¹⁴ Гц