Задание 21 ЕГЭ по физике · 4DE913
Изменение фототока при смене света
В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается жёлтым светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис. 1). Зависимость показаний амперметра I от напряжения U между анодом и катодом приведена на рис. 2. 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 зелёным светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 2
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Зелёный свет имеет большую частоту, чем жёлтый: νз>νж.
Согласно уравнению Эйнштейна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется выражением
Ek max=hν−Aвых
При переходе от жёлтого света к зелёному энергия фотонов возрастает, поэтому максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается.
Запирающее напряжение определяется условием остановки самых быстрых фотоэлектронов:
e∣Uз∣=Ek max
Следовательно, модуль запирающего напряжения увеличится. На графике это означает смещение точки пересечения кривой с осью напряжений в сторону более отрицательных значений U.
Мощность поглощённого света постоянна, а энергия одного фотона равна hν. Поэтому число поглощённых фотонов в единицу времени равно
N=Phν
При увеличении частоты число фотонов в единицу времени уменьшается. Так как отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты, число испускаемых фотоэлектронов в единицу времени также уменьшается.
Ток насыщения пропорционален числу фотоэлектронов, достигающих анода в единицу времени, поэтому ток насыщения при зелёном свете станет меньше. В результате кривая I(U) будет иметь меньшую высоту плато и пересечёт ось U левее исходной кривой.
Согласно уравнению Эйнштейна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется выражением
Ek max=hν−Aвых
При переходе от жёлтого света к зелёному энергия фотонов возрастает, поэтому максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается.
Запирающее напряжение определяется условием остановки самых быстрых фотоэлектронов:
e∣Uз∣=Ek max
Следовательно, модуль запирающего напряжения увеличится. На графике это означает смещение точки пересечения кривой с осью напряжений в сторону более отрицательных значений U.
Мощность поглощённого света постоянна, а энергия одного фотона равна hν. Поэтому число поглощённых фотонов в единицу времени равно
N=Phν
При увеличении частоты число фотонов в единицу времени уменьшается. Так как отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты, число испускаемых фотоэлектронов в единицу времени также уменьшается.
Ток насыщения пропорционален числу фотоэлектронов, достигающих анода в единицу времени, поэтому ток насыщения при зелёном свете станет меньше. В результате кривая I(U) будет иметь меньшую высоту плато и пересечёт ось U левее исходной кривой.
Пример ответа
При освещении зелёным светом ток насыщения уменьшится, а модуль запирающего напряжения увеличится; кривая I(U) опустится и сместится в сторону более отрицательных напряжений.
Источник: Открытый банк ФИПИ 4DE913
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины 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 · 0C59AA
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.