Атомные Спектры… — Задание 16 ЕГЭ по физике №00018709
Атомные Спектры и Энергетические Уровни
№2. Задание 16
ID: 00018709
Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода $\lambda_0 = 290$ нм. При облучении катода светом с длиной волны $\lambda$ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом $U = 1{,}9$ В. Определите длину волны $\lambda$.
Ответ выразите в нм и округлите до целого. Заряд электрона принять равным $1{,}6\cdot10^{-19}$ Кл, постоянную Планка — $6{,}6\cdot10^{-34}$ Дж·с, а скорость света — $3\cdot10^{8}$ м/с.
Источник: ФИПИ
Решение
Идея
Красная граница $\lambda_0$ — это самый «слабый» свет, который ещё выбивает электроны: его энергии хватает ровно на работу выхода, $A_{\text{вых}}=\dfrac{hc}{\lambda_0}$. Запирающее напряжение $U$ говорит, какую кинетическую энергию получили электроны: $eU$. Складываем по Эйнштейну: энергия нашего фотона $\dfrac{hc}{\lambda}$ идёт и на работу выхода, и на кинетическую энергию.
Считаем
Уравнение Эйнштейна $\dfrac{hc}{\lambda}=\dfrac{hc}{\lambda_0}+eU$. Поделим всё на $hc$, чтобы получить $\dfrac{1}{\lambda}$:
$\dfrac{1}{\lambda}=\dfrac{1}{\lambda_0}+\dfrac{eU}{hc}.$
Считаем второе слагаемое: $\dfrac{eU}{hc}=\dfrac{1{,}6\cdot10^{-19}\cdot 1{,}9}{6{,}6\cdot10^{-34}\cdot 3\cdot10^{8}}\approx 1{,}535\cdot10^{6}\ \text{м}^{-1}.$
Первое слагаемое: $\dfrac{1}{\lambda_0}=\dfrac{1}{290\cdot10^{-9}}\approx 3{,}448\cdot10^{6}\ \text{м}^{-1}.$
Складываем: $\dfrac{1}{\lambda}\approx 4{,}984\cdot10^{6}\ \text{м}^{-1}$, значит $\lambda\approx 2{,}01\cdot10^{-7}\ \text{м}=201\ \text{нм}.$
Проверка по смыслу: свет «жёстче» граничного (201 нм короче 290 нм), и это правильно — иначе электроны бы не разгонялись.
Ответ
Другие задания по теме «Атомные Спектры и Энергетические Уровни» (8)
- Задание 16 №00026131 — Энергия фотона в первом пучке света в 2 раза больше энергии фотона во втором…
- Задание 16 №00026128 — Два источника излучают свет частотой ν индекс 1 равно 5 умножить на 10 в…
- Задание 16 №00026101 — В вакууме распространяются две монохроматические электромагнитные волны. Длина…
- Задание 16 №00026095 — Зелёный свет ( λ = 540 нм) переходит из воздуха в стекло с показателем…
- Задание 16 №00026081 — Частота красного света примерно в 2 раза меньше частоты фиолетового света. Во…
- Задание 16 №00026073 — Зелёный свет ( λ = 550 нм) переходит из стекла с показателем преломления 1,5 в…
- Задание 16 №00018755 — Электрон в атоме водорода перешёл с энергетического уровня с номером m в…
- Задание 16 №00018754 — В 1912 г. английским физиком Альфредом Фаулером при изучении излучения…