Задание 21 ЕГЭ по физике · AC93C2
Изменение фототока насыщения
В установке по наблюдению фотоэффекта свет от точечного источника S, пройдя через собирающую линзу, падает на фотокатод параллельным пучком. В схему внесли изменение: на место первоначальной линзы поставили другую того же диаметра, но с бóльшим фокусным расстоянием. Источник света переместили вдоль главной оптической оси линзы так, что на фотокатод свет снова стал падать параллельным пучком. Как изменился при этом (уменьшился или увеличился) фототок насыщения? Объясните, почему изменяется фототок насыщения, и укажите, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Чтобы после собирающей линзы свет от точечного источника распространялся параллельным пучком, источник должен находиться в переднем фокусе линзы. Поэтому расстояние от источника до линзы равно её фокусному расстоянию.
Фокусное расстояние новой линзы больше, следовательно, источник переместили дальше от линзы.
При неизменной мощности точечного источника освещённость поверхности на расстоянии r уменьшается по закону обратных квадратов: E∼1r2. Поэтому освещённость линзы стала меньше.
Диаметр линзы не изменился, значит, её площадь поперечного сечения осталась прежней. Следовательно, световой поток, проходящий через линзу и падающий на фотокатод, уменьшился.
При неизменной частоте света уменьшение светового потока приводит к уменьшению числа выбиваемых фотоэлектронов в единицу времени. Фототок насыщения пропорционален этому числу, поэтому он уменьшился.
Фокусное расстояние новой линзы больше, следовательно, источник переместили дальше от линзы.
При неизменной мощности точечного источника освещённость поверхности на расстоянии r уменьшается по закону обратных квадратов: E∼1r2. Поэтому освещённость линзы стала меньше.
Диаметр линзы не изменился, значит, её площадь поперечного сечения осталась прежней. Следовательно, световой поток, проходящий через линзу и падающий на фотокатод, уменьшился.
При неизменной частоте света уменьшение светового потока приводит к уменьшению числа выбиваемых фотоэлектронов в единицу времени. Фототок насыщения пропорционален этому числу, поэтому он уменьшился.
Пример ответа
Фототок насыщения уменьшился, поскольку источник удалили от линзы, освещённость линзы и световой поток через неё уменьшились; поэтому уменьшилось число фотоэлектронов, испускаемых фотокатодом в единицу времени.
Источник: Открытый банк ФИПИ AC93C2
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.