Меню

Источник монохроматического света мощностью 64 вт испускает ежесекундно 10 20 фотонов вызывающих



Источник монохроматического света мощностью 64 Вт излучает ежесекундно 10^20 фотонов

Условие задачи:

Источник монохроматического света мощностью 64 Вт излучает ежесекундно 10 20 фотонов, вызывающих фотоэффект на пластинке из цезия. До какого потенциала зарядится пластинка при длительном освещении?

Задача №11.2.28 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Решение задачи:

Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта энергия поглощенного фотона \(E_0\) идет на совершение работы выхода \(A_<вых>\) и на сообщение кинетической энергии вылетевшему электрону \(\frac<<<\upsilon ^2>>><2>\). Поэтому:

В этой формуле \(h\) – это постоянная Планка, равная 6,62·10 -34 Дж·с. Работа выхода для цезия равна 2 эВ (1 эВ = 1,6·10 -19 Дж).

Зададимся вопросом, почему заряд (а следовательно и потенциал пластины) не может возрастать бесконечно. Когда фотон вырвет первый электрон, то заряд пластины станет положительным и равным \(e\) (это модуль заряда электрона, равный 1,6·10 -19 Кл), а электрон удалится от шарика на бесконечное расстояние. При дальнейшем облучении шарика его заряд будет возрастать и настанет момент, когда вырванные электроны будут обратно притягиваться к шарику. При этом граничное условие для электрона, который ещё сможет вырваться навсегда из пластинки и не вернется обратно к ней, по закону сохранения энергии можно записать:

То есть изначально у электрона (в момент выхода из атома цезия) есть потенциальная энергия взаимодействия с заряженной пластиной и кинетическая энергия, а на бесконечности энергии нет.

Здесь \(\varphi\) – искомый потенциал пластины, а знак “-” показывает знак заряда электрона. Имеем:

Подставим выражение из (2) в уравнение (1), тогда:

Мощность источника \(P\) – это общая энергия всех фотонов \(E\), которые излучаются лазером за единицу времени, поэтому справедливо записать:

Читайте также:  Номинальная мощность холодильника бирюса

Очевидно, что общая энергия всех фотонов \(E\) равна произведению энергии одного фотона \(\) на количество этих фотонов \(N\):

Подставим выражение (5) в формулу (4), тогда получим:

Откуда найдем энергию одного фотона \(E_0\):

Выражение (6) подставим в уравнение (3):

Домножим обе части уравнения на \(N\), тогда:

Откуда искомый потенциал пластинки из цезия \(\varphi\) равен:

Задача решена в общем виде, подставим численные данные задачи в полученную формулу и посчитаем численный ответ:

Ответ: 2 В.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Источник

А ты знал, что это
нужно обязательно
подарить учителю?!

  • 1. c / E
  • 2. hv / E
  • 3. E / hc
  • 4. E / c
  • 1. 6,7•10 19
  • 2. 5•10 20
  • 3. 10 20
  • 4. 6,7•10 21
  • 1. 1,5•10 -27
  • 2. 2,21•10 -26
  • 3. 1,5•10 -41
  • 4. 2,21•10 -41
  • 1. 4,4•10 -35
  • 2. 2,2•10 -33
  • 3. 4,4•10 -34
  • 4. 2,2•10 -35
  • 1. 1
  • 2. 2
  • 3. 3
  • 4. 4
  • 1. 1,5•10 -24
  • 2. 1,6•10 -27
  • 3. 3•10 -25
  • 4. 1•10 -27
  • 1. нейтральная частица, способная перемещаться в пустоте со скоростью от 200 до 300 тысяч км/с
  • 2. частица, обладающая массой электрона, но имеющая заряд противоположного знака
  • 3. квант электромагнитного излучения
  • 4. «дырка» в твердом теле
  • 1. 2
  • 2. 4
  • 3. 8
  • 4. 12
  • 1. 6,73•10 16
  • 2. 25,7•10 16
  • 3. 3,26•10 16
  • 4. 6,55•10 16
  • 1. 6,73•10 16
  • 2. 3,26•10 16
  • 3. 10 18
  • 4. 1,64•10 16
  • 1. 15,8•10 16
  • 2. 9,8•10 16
  • 3. 51,3•10 16
  • 4. 4,89•10 16
  • 1. 4,89•10 16
  • 2. 9,5•10 17
  • 3. 77•10 16
  • 4. 10,1•10 16
  • 1. 6,3•10 17
  • 2. 51,3•10 16
  • 3. 2,45•10 16
  • 4. 4,89•10 16
  • 1. 77•10 16
  • 2. 4,89•10 16
  • 3. 23,8•10 16
  • 4. 4•10 17
  • 1. 5•10 16
  • 2. 2,3•10 15
  • 3. 1,65•10 16
  • 4. 3,7•10 16
  • 1. 1,85•10 16
  • 2. 6,2•10 15
  • 3. 7,4•10 16
  • 4. 2,48•10 16
  • 1. 4,6•10 15
  • 2. 6,2•10 15
  • 3. 3•10 17
  • 4. 2,48•10 16
  • 1. 2,48•10 16
  • 2. 3,7•10 16
  • 3. 6,9•10 15
  • 4. 1,37•10 15
  • 1. 1,63•10 16
  • 2. 7,9•10 16
  • 3. 1,35•10 17
  • 4. 99•10 16
  • 1. 6,5•10 6
  • 2. 99•10 6
  • 3. 3,37•10 6
  • 4. 7,9•10 6
  • 1. 10 7
  • 2. 10 6
  • 3. 10 5
  • 4. 6•10 5
  • 1. увеличится более, чем в 2 раза
  • 2. увеличится в 2 раза
  • 3. уменьшится в 2 раза
  • 4. уменьшится менее, чем в 2 раза
  • 1. 9,35
  • 2. 6,81
  • 3. 17,5
  • 4. 4,25
  • 1. 2,6
  • 2. 4
  • 3. 1,1
  • 4. 8,3
  • 1. 2,5
  • 2. 5,6
  • 3. 3,4
  • 4. 4,5
  • 1. 310
  • 2. 365
  • 3. 246
  • 4. 420
  • 1. 7,3•10 14
  • 2. 4,1•10 14
  • 3. 6•10 14
  • 4. 5•10 14
  • 1. 4,4•10 -34
  • 2. 4,4•10 -35
  • 3. 2,2•10 -33
  • 4. 2,2•10 -35
  • 1. 9,9•10 16
  • 2. 4,6•10 15
  • 3. 3,1•10 15
  • 4. 8,25•10 15
  • 1. 1,84•10 16
  • 2. 8,25•10 15
  • 3. 3,1•10 15
  • 4. 2,5•10 16
  • 1. 3,7•10 16
  • 2. 5•10 16
  • 3. 1,65•10 16
  • 4. 2,3•10 15
  • 1. 3•10 17
  • 2. 6,2•10 15
  • 3. 4,6•10 15
  • 4. 2,48•10 16
  • 1. 2,45•10 16
  • 2. 15,8•10 16
  • 3. 4,89•10 16
  • 4. 2•10 18
  • 1. 77•10 16
  • 2. 9,5•10 17
  • 3. 10,1•10 16
  • 4. 4,89•10 16
  • 1. 2,48•10 16
  • 2. 5,5•10 16
  • 3. 9,3•10 15
  • 4. 6,9•10 15
  • 1. не изменяется
  • 2. увеличивается
  • 3. уменьшается
  • 4. предсказать невозможно
  • 1. предсказать невозможно
  • 2. увеличивается
  • 3. не изменяется
  • 4. уменьшается
  • 1. не изменяется
  • 2. увеличивается
  • 3. уменьшается
  • 4. предсказать невозможно
  • 1. 5
  • 2. 6
  • 3. 7
  • 4. 8
  • 1. 2
  • 2. 1
  • 3. 5
  • 4. 6
  • 1. 1
  • 2. 5
  • 3. 3
  • 4. 6
Читайте также:  Мощность духового шкафа розетка для духового шкафа

Gee Test

Система подготовки к тестам и средство для проверки своих знаний. Инструмент для тестирования студентов и школьников.

Источник