Квантовая Физика — Задание 17 ЕГЭ по физике №00051518

Что происходит: на фотокатод падает свет, из металла вылетают электроны. Частоту света немного уменьшили, но фотоэффект не прекратился. Разберём по очереди длину волны и запирающее напряжение.

Длина волны. Частота и длина волны света связаны через скорость света — она в вакууме одна для любого света:

$$\lambda=\dfrac{c}{\nu}.$$

Скорость $c$ постоянна, частота $\nu$ в знаменателе уменьшилась — длина волны увеличивается. Цифра 1.

Запирающее напряжение. По уравнению Эйнштейна энергия фотона $h\nu$ идёт на работу выхода $A_{\text{вых}}$ и на кинетическую энергию самого быстрого электрона:

$$h\nu=A_{\text{вых}}+E_{k\max}.$$

Работа выхода — свойство вещества фотокатода, катод тот же. Значит, при меньшей частоте $E_{k\max}=h\nu-A_{\text{вых}}$ уменьшается.

Запирающее напряжение — такое, при котором поле останавливает даже самый быстрый электрон: работа поля равна его кинетической энергии:

$$e|U_{\text{з}}|=E_{k\max}=h\nu-A_{\text{вых}}.$$

Правая часть уменьшилась — модуль запирающего напряжения уменьшается. Цифра 2.

Проверим себя другим путём: длина волны выросла, а энергия фотона $E=\dfrac{hc}{\lambda}$ обратна длине волны — фотоны стали «слабее», электронам после выхода из металла достаётся меньше энергии, и остановить их проще. Длина волны — 1, модуль запирающего напряжения — 2.