Консультации Портала - Консультация #190910

Задать вопрос Консультации Пользователи Форум

Задать вопрос экспертам

Консультация № 190910

23.04.2017, 22:06

0.00 руб.

0 1 1

Образование

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:

Плоский конденсатор состоит из двух медных пластин с площадью по 5 см^2, расположенных близко друг к
другу. Одна пластина освещается ультрафиолетовым излучением с интенсивностью 1 Вт/см2 и частотой 1,5∙10^15
1/с. Между пластинами приложено напряжение, обеспечивающее протекание тока насыщения. Какова сила этого
тока, если фотоэлектрический выход электронов составляет 0,01 фотоэлектрон на фотон? Каким станет ток
между пластинами, если использовать излучение с длиной волны 0,3 мкм?
Просьба разъяснить каждый шаг в решении задач. Заранее большое спасибо.
С уважением.

Обсуждение

давно

Гордиенко Андрей Владимирович

Мастер-Эксперт
17387
18345

28.04.2017, 19:22

общий

это ответ

Здравствуйте, r-zaynullin!

Я не могу объяснить Вам каждый шаг в решении задачи, потому что для этого мне пришлось бы воспроизвести большую часть материала учебника по физике. Поэтому ограничусь кратким изложением решения. Если у Вас возникнут по нему вопросы, то задавайте их, пожалуйста, в мини-форуме консультации. Разумеется, перед этим нужно внимательно прочитать в учебнике, который рекомендован Вам, хотя бы про внешний фотоэффект.

Исходные данные для расчёта указаны в условии. Обозначим их следующим образом:
материал пластины - медь, работа выхода электрона A=4,4 эВ[$8776$]7,050*10^-19 Дж;
площадь пластины S=5 см²=5*10^-4 м²;
интенсивность излучения J=1 Вт/см²=1*10⁴ Вт/м²;
частота излучения [$957$]=1,5*10¹⁵ с^-1;
фотоэлектрический выход J_n=0,01.

Для решения задачи используем следующие физические постоянные:
постоянная Планка h=6,626*10³⁴ Дж*с;
скорость света в вакууме c=2,998*10⁸ м/с.

Для ответа на первый вопрос задачи последовательно находим следующие величины:
энергия одного фотона излучения W=h[$957$];
поток энергии излучения П=JS;
количество фотонов, падающих за 1 с на катод, n_f=П/W;
количество электронов, вылетающих за 1 с с катода, n_e=J_nn_f;
ток насыщения I_нас=en_e,
или

I_нас=eJ_nJS/(h[$957$]),

I_нас=1,602*10^-19*0,01*1*10⁴*5*10^-4/(6,626*10^-34*1,5*10¹⁵)[$8776$]8,06*10^-3 (А).

Для ответа на второй вопрос задачи вычислим максимальную длину [$955$]_макс излучения, при которой внешний фотоэффект ещё возможен:

[$955$]_макс=hc/A,

[$955$]_макс=6,626*10^-34*2,998*10⁸/(7,050*10^-19)[$8776$]2,82*10^-7 (м)=0,282 мкм.

Поскольку [$955$]=0,3 мкм > [$955$]_макс=0,282 мкм, постольку при излучении с длиной волны 0,3 мкм тока не будет.

Об авторе:
Facta loquuntur.

Форма ответа

Отправка постов/ответов доступна только зарегистрированным и подтвержденным пользователям.

Если Вы уже зарегистрированы на Портале - войдите в систему, если Вы еще не регистрировались - пройдите простую процедуру регистрации.