ID: 00018774
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент поочерёдно освещался через разные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только оранжевый свет, а во второй — пропускающий только синий. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение.
Как изменились длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, и модуль запирающего напряжения при переходе от первой серии опытов ко второй?
Длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта | Модуль запирающего напряжения |
|---|---|
|
|
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Меняем светофильтр: было оранжевое стекло, стало синее. Синий свет «холоднее» оранжевого по длине волны: его длина волны $\lambda$ меньше, а значит энергия каждого фотона $E=\dfrac{hc}{\lambda}$ больше. Сам фотоэлемент (металл фотокатода) при этом не трогали — меняется только свет, который на него падает. Держим это в голове.
«Красная граница» $\lambda_{\max}=\dfrac{hc}{A_{вых}}$ — это самый длинноволновый свет, который ещё способен выбить электрон. Она определяется только работой выхода $A_{вых}$, то есть свойством самого металла. Свет мы поменяли, а металл — нет. Значит красная граница не изменилась — это 3.
Здесь главный подвох: красная граница — это про металл, а не про то, каким светом мы сейчас светим.
Запирающее напряжение — это «тормоз», который как раз останавливает самые быстрые вылетевшие электроны: $eU_{з}=E_{к,\max}=\dfrac{hc}{\lambda}-A_{вых}$. У синего света фотоны энергичнее, чем у оранжевого, работа выхода прежняя — значит электроны вылетают с бо́льшей кинетической энергией, и чтобы их запереть, нужно большее напряжение. Модуль запирающего напряжения увеличился — это 1.