Задание 21 ЕГЭ по физике · 00B1EF
Изменение фототока при фиолетовом свете
В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис. а). Зависимость показаний амперметра I от напряжения U между анодом и катодом приведена на рис. б. Используя законы фотоэффекта и предполагая, что отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты света, объясните, как изменится представленная зависимость I(U), если освещать катод фиолетовым светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной.
Рис. а
Рис. б
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Фиолетовый свет имеет большую частоту, чем зелёный: νфиол>νзел.
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется выражением
Ek max=hν−Aвых
При переходе к фиолетовому свету энергия фотонов возрастает, поэтому максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается.
Задерживающее напряжение определяется условием остановки наиболее быстрых фотоэлектронов:
e∣Uз∣=Ek max
Следовательно, модуль задерживающего напряжения возрастает: точка пересечения графика с осью напряжений смещается влево, то есть к более отрицательным значениям U.
Мощность поглощённого света постоянна. Для монохроматического света она равна произведению энергии одного фотона на число поглощённых фотонов в единицу времени:
P=Nhν
Так как при фиолетовом свете hν больше, а мощность P неизменна, число поглощённых фотонов в единицу времени уменьшается:
N=Phν
По условию доля фотоэлектронов среди поглощённых фотонов не зависит от частоты. Поэтому число фотоэлектронов в единицу времени и фототок насыщения также уменьшаются.
Iн,фиол<Iн,зел
Итак, при освещении фиолетовым светом участок насыщения графика располагается ниже, а точка остановки — левее исходной. График I(U) изменяется так, что фототок насыщения уменьшается, а по модулю задерживающее напряжение увеличивается.
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется выражением
Ek max=hν−Aвых
При переходе к фиолетовому свету энергия фотонов возрастает, поэтому максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается.
Задерживающее напряжение определяется условием остановки наиболее быстрых фотоэлектронов:
e∣Uз∣=Ek max
Следовательно, модуль задерживающего напряжения возрастает: точка пересечения графика с осью напряжений смещается влево, то есть к более отрицательным значениям U.
Мощность поглощённого света постоянна. Для монохроматического света она равна произведению энергии одного фотона на число поглощённых фотонов в единицу времени:
P=Nhν
Так как при фиолетовом свете hν больше, а мощность P неизменна, число поглощённых фотонов в единицу времени уменьшается:
N=Phν
По условию доля фотоэлектронов среди поглощённых фотонов не зависит от частоты. Поэтому число фотоэлектронов в единицу времени и фототок насыщения также уменьшаются.
Iн,фиол<Iн,зел
Итак, при освещении фиолетовым светом участок насыщения графика располагается ниже, а точка остановки — левее исходной. График I(U) изменяется так, что фототок насыщения уменьшается, а по модулю задерживающее напряжение увеличивается.
Пример ответа
При фиолетовом свете график I(U) сместится влево в области задерживающих напряжений и будет иметь меньший ток насыщения: |U_(з,фиол)|>|U_(з,зел)|, I_(н,фиол)<I_(н,зел).
Источник: Открытый банк ФИПИ 00B1EF
Похожие задания
21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA21Значения энергии электрона в атоме водорода задаются формулой: <?import namespace = m urn =…Максимальные длины волн серий · 0D14B6
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.