Физика 11 кл

Я не БОТ, поэтому физическую задачу оформляю по всем правилам:

Дано:
e = 1,6*10⁻¹⁹ Кл - модуль заряда электрона
λ = 530 нм = 530*10⁻⁹ м
Aвых = 2 эВ = 2*e = 2*1,6*10⁻¹⁹ = 3,20*10⁻¹⁹ Дж
с = 3*10⁸ м/с - скорость света
h = 6,62*10⁻³⁴ Дж*с - постоянная Планка
______________________________________
U - ?

Энергия фотона:
ε = h*с / λ = 6,62*10⁻³⁴*3*10⁸ / 530*10⁻⁹ = 3,75*10⁻¹⁹ Дж

Запишем уравнение для фотоэффекта в виде
ε = Авых + e*U
Задерживающее напряжение:

U = (ε - Авых) / e
U = (3,75 - 3,20)*10⁻¹⁹ / 1,6*10⁻¹⁹ = 0,35 В

4) Для того чтобы фототок прекратился, необходимо, чтобы кинетическая энергия вылетающего электрона была равна работе выхода. Тогда задерживающее напряжение будет равно:

U = Eк - Ф

где Eк - кинетическая энергия электрона, Ф - работа выхода.

Так как мы хотим, чтобы фототок прекратился, то Eк = Ф, а значит:

U = 0

Ответ: задерживающее напряжение равно 0 В.

5) Световое давление определяется формулой:

P = (2I/c) cos(a)

где I - интенсивность света, c - скорость света, a - угол между падающим светом и поверхностью тела.

Дано количество фотонов, поэтому нам необходимо найти интенсивность света. Для этого воспользуемся формулой Планка:

I = n h f

где n - количество фотонов, h - постоянная Планка, f - частота света.

Частоту света можно найти через длину волны:

f = c / lambda

где lambda - длина волны.

Тогда:

f = 3 10^8 / 400 10^-9 = 7.5 10^14 Гц

I = 2 10^2 6.63 10^-34 7.5 10^14 = 9.45 10^-18 Вт/м2

Теперь можем найти световое давление:

P = (2 9.45 10^-18 / 3 10^8) cos(0) = 6.3 10^-26 Н/м2

Ответ: световое давление равно 6.3 10^-26 Н/м2.

4) Для того, чтобы фототок прекратился, необходимо задерживающее напряжение, равное или большее кинетической энергии наиболее быстрых вылетающих из металла электронов. Из формулы Эйнштейна для фотоэффекта можно найти, что энергия фотона связана с его длиной волны следующим образом: E = h * c / λ, где h - постоянная Планка, c - скорость света, λ-длина волны. Тогда энергия фотона с длиной волны 530 нм равна E = (6,626 * 10^-34 Дж * с) * (2,998 * 10^8 м/с) / (530 * 10^-9 м) = 3,74 * 10^-19 Дж. Задерживающее напряжение, при котором фототок прекратится, равно разности между работой выхода и энергией фотона: U = W - E = 2 эВ * 1,602 * 10^-19 Дж/эВ - 3,74 * 10^-19 Дж = -1,558 * 10^-19 Дж / e, где e - элементарный заряд. Полученное значение задерживающего напряжения составляет приблизительно 1,55 В.

5) Световое давление можно найти, используя формулу Поянтинга для энергетического потока электромагнитных волн: P = (I/c), где Р - световое давление, I - интенсивность излучения, c - скорость света. Интенсивность излучения можно найти, зная число фотонов, падающих на поверхность тела за единицу времени и энергию каждого фотона: I = N * E / A, где N - число фотонов, E - энергия фотона, A - площадь поверхности тела. Энергия фотона с длиной волны 400 нм составляет E = h * c / λ = 6,626 * 10^-34 Дж * с * 2,998 * 10^8 м/с / 400 * 10^-9 м = 4,96 * 10^-19 Дж. Тогда интенсивность излучения равна I = 2-105 * 4,96 * 10^-19 Дж / 2 м^2 / 1 с = 4,96 * 10^-11 Вт/м^2. Следовательно, световое давление равно P = 4,96 * 10^-11 Вт/м^2 / 2,998 * 10^8 м/с = 1,66 * 10^-18 Н/м^2.