Какое напряжение необходимо применить между анодом и катодом, чтобы остановить фотоэффект, если фотокатод облучается

Чтобы понять, какое напряжение необходимо применить между анодом и катодом для остановки фотоэффекта, мы должны учитывать энергию фотонов и работу выхода фотоэлемента.

Энергия фотона связана с его частотой следующим образом: \(E = hv\), где \(h\) - постоянная Планка, равная \(6.6261 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}\).
Частота света \(v\) для остановки фотоэффекта называется красной границей и обозначается как \(v_0\).

Чтобы остановить фотоэффект, энергия фотонов должна быть больше или равна работе выхода фотокатода, так как энергия фотона используется для выбивания электронов из вещества фотокатода. Работа выхода фотокатода обозначается как \(W\).

Мы можем найти работу выхода фотокатода, используя разницу в энергиях между красной границей и энергией фотона, связанным с частотой излучения фотокатода:

\[ W = hv_0 - hv \]

Подставляя значения \( v_0 = 1,5 \times 10^{15} \) Гц и \( v = 6,6 \times 10^{15} \) Гц, и используя значение постоянной Планка \( h \), мы сможем найти работу выхода фотокатода.

Прежде чем продолжить, необходимо преобразовать значения частоты излучения света из герц в джоули:

\[
\begin{align*}
v_0 &= 1,5 \times 10^{15} \, \text{Гц} = 1,5 \times 10^{15} \, \text{с}^{-1} \\
v &= 6,6 \times 10^{15} \, \text{Гц} = 6,6 \times 10^{15} \, \text{с}^{-1}
\end{align*}
\]

Теперь мы можем вычислить работу выхода фотокатода:

\[
\begin{align*}
W &= hv_0 - hv \\
&= (6.6261 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с})(1,5 \times 10^{15} \, \text{с}^{-1}) - (6.6261 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с})(6,6 \times 10^{15} \, \text{с}^{-1}) \\
&\approx -3.94 \times 10^{-19} \, \text{Дж}
\end{align*}
\]

Так как работа выхода фотокатода описывает минимальную энергию, необходимую для остановки фотоэффекта, напряжение между анодом и катодом должно быть больше этой энергии. Мы можем выразить напряжение \(V\) следующим образом:

\[ V = \frac{W}{e} \]

где \(e\) - элементарный заряд, приближенно равный \(1.6 \times 10^{-19}\) Кл.

Подставляя значение работы выхода \(W\) и значение элементарного заряда \(e\), мы можем рассчитать напряжение:

\[
\begin{align*}
V &= \frac{-3.94 \times 10^{-19} \, \text{Дж}}{1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}} \\
&\approx -2.46 \, \text{В}
\end{align*}
\]

Таким образом, чтобы остановить фотоэффект, между анодом и катодом необходимо применить напряжение около -2.46 В. Ответ округляем до целого числа, поэтому ответ составляет -2 В.