ID: 00017095
В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается фиолетовым 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 красным светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной.
Источник: Сборник Гиголо
На графике I(U) фотоэффекта за поведение отвечают две независимые вещи. Левый край (где ток гаснет при отрицательном U) — запирающее напряжение U_з, оно завязано на энергию вылетающих электронов, то есть на частоту света. Правая полка (горизонтальная асимптота) — ток насыщения I_{нас}, он завязан на число прилетающих фотонов. Меняем фиолетовый на красный — обе вещи поедут, поэтому разбираем их раздельно.
Красный свет «краснее» фиолетового: длина волны больше, частота меньше (\nu_{кр} \lt \nu_{фиол}). Работа выхода A_{вых} зависит только от материала и не меняется. По уравнению Эйнштейна h\nu = A_{вых} + E_{max} при уменьшении частоты падает максимальная кинетическая энергия электронов E_{max}. Так как eU_з = E_{max}, то |U_з| уменьшается. На графике точка отрыва кривой от оси U сдвигается вправо (ближе к нулю).
Ток насыщения определяется числом выбитых за секунду электронов, а оно пропорционально числу падающих фотонов N_ф в секунду. Свяжем с мощностью: P = N_ф\cdot h\nu, то есть N_ф = P/(h\nu). Мощность поглощённого света не меняли (P=\text{const}), а энергия фотона h\nu у красного меньше — значит, фотонов в секунду стало больше. Больше фотонов — больше выбитых электронов — ток насыщения I_{нас} увеличивается.
Кривая I(U) перестроится так: левый «хвост» (запирающее напряжение) подъезжает вправо к нулю, а правая горизонтальная полка (ток насыщения) поднимается выше.
Ответ: точка отрыва графика от горизонтальной оси U сдвинется вправо (модуль запирающего напряжения уменьшится), а горизонтальная асимптота — ток насыщения — сдвинется вверх.
Точка отрыва графика от оси U сдвинется вправо (запирающее напряжение по модулю уменьшится), а горизонтальная асимптота (ток насыщения) поднимется вверх.