Задание ЕГЭ-Ф-ДВ2023-29

ЕГЭ▿высокий уровень сложности▿ФИПИ()
В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью Р = 0,21 Вт падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова частота ν падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?
📜Теория для решения: Электрический ток и закон Ома Фотоэффект
Посмотреть решение

Алгоритм решения:

1.Записать исходные данные.
2.Ввести определение силы тока и записать формулу силы тока.
3.Ввести определение тока насыщения, записать формулу тока насыщения с учетом того, что лишь 1 фотон из 30 выбивает электрон.
4.Записать формулу для определения энергии фотона. Через нее и мощность монохроматического излучения выразить путем проведения преобразований формулу для определения частоты падающего света.
5.Подставить известные данные и произвести вычисления.

Решение:

Запишем исходные данные:

 Мощность монохроматического излучения: P = 0,21 В.
 Отношение количества вырванных электронов к общему числу излученных фотонов: NэNф..=130...

Сила тока — это заряд q, прошедший через поперечное сечение проводника за время t:

Ток насыщения — максимальное значение силы тока, также называемое предельным значением силы фототока. Численно ток насыщения равен отношению суммарному заряду вырванных электронов в единицу времени:..

За время t через поперечное сечение проводника проходит заряд, равный произведению количества электронов, прошедших за время 1 с, единичному заряду электрона и времени t:

Но согласно условию количество электронов определяется формулой:

Следовательно, ток насыщения равен:

Энергия фотона определяется формулой:

Мощность монохроматического излучения равна суммарной энергии фотонов, падающих на поверхность катода в единицу времени:

Суммарная энергия фотонов, падающих на поверхность катода за 1 секунду:

Тогда мощность равна:

Количество фотонов можем выразить из формулы тока насыщения:

Следовательно, мощность равна:

Отсюда частота падающего света равна:

Ток насыщения смотрим по графику — он равен 2 мА, или 2∙10–3 А. Заряд электрона и постоянная Планка — константы.

Подставляем известные данные и делаем вычисления:

Текст: Алиса Никитина, 88 👀
Подписаться
Уведомить о
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии