ID: 00017094
В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается жёлтым светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис. 1). Зависимость показаний амперметра $I$ от напряжения $U$ между анодом и катодом приведена на рисунке 2.
Используя законы фотоэффекта и предполагая, что отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты света, объясните, как изменится представленная зависимость $I(U)$, если освещать катод зелёным светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной.
Источник: Сборник Гиголо
В графике $I(U)$ для фотоэффекта за всё отвечают две вещи. Левый край (где ток обнуляется при отрицательном $U$) — это запирающее напряжение $U_з$; оно зависит от того, с какой энергией вылетают электроны, то есть от частоты света. Правая полка (горизонтальная асимптота) — это ток насыщения $I_{нас}$; он показывает, сколько электронов в секунду выбивается, и зависит от числа прилетающих фотонов. Меняя жёлтый свет на зелёный, мы трогаем сразу обе вещи, поэтому разбираем их по очереди.
Зелёный свет «синее» жёлтого: длина волны меньше, частота больше ($\nu_{зел} \gt \nu_{жёлт}$). Работа выхода $A_{вых}$ зависит только от материала катода и не меняется. По уравнению Эйнштейна $h\nu = A_{вых} + E_{max}$ при росте частоты растёт максимальная кинетическая энергия электронов $E_{max}$. А запирающее напряжение связано с ней: $eU_з = E_{max}$, значит, $|U_з|$ увеличивается. На графике точка, где кривая отрывается от оси $U$, уезжает левее (в сторону больших по модулю отрицательных напряжений).
Ток насыщения определяется числом электронов, выбиваемых за секунду, а оно (по условию задачи) пропорционально числу падающих фотонов $N_ф$ в секунду. Свяжем $N_ф$ с мощностью: $P = N_ф\cdot h\nu$, откуда $N_ф = P/(h\nu)$. Мощность поглощённого света оставили прежней ($P=\text{const}$), а энергия фотона $h\nu$ у зелёного больше — значит, фотонов в секунду стало меньше. Меньше фотонов — меньше выбитых электронов — ток насыщения $I_{нас}$ уменьшается.
Итого кривая $I(U)$ перестроится так: левый «хвост» (запирающее напряжение) сдвинется влево, а правая горизонтальная полка (ток насыщения) опустится вниз.
Ответ: точка отрыва графика от горизонтальной оси $U$ сдвинется влево (модуль запирающего напряжения вырастет), а горизонтальная асимптота — ток насыщения — сдвинется вниз.
Точка отрыва графика от оси U сдвинется влево (запирающее напряжение по модулю вырастет), а горизонтальная асимптота (ток насыщения) опустится вниз.