Какова энергия выхода электрона с поверхности фотокатодак и красная граница фотоэффекта, если фототок прекращается

Для решения данной задачи нам необходимо использовать формулы, связанные с фотоэффектом.

1. Сначала найдем энергию фотона света, используя следующую формулу:

\[E = h \cdot \nu\]

где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка (\(6.63 \times 10^{-34}\) Дж \(\cdot\) с), \(\nu\) - частота света.

Подставим значения в формулу:

\[E = 6.63 \times 10^{-34} \cdot 1.6 \times 10^{15} = 1.06 \times 10^{-18}\) Дж

Таким образом, энергия фотона света составляет \(1.06 \times 10^{-18}\) Дж.

2. Теперь найдем энергию выхода электрона с фотокатода. Для этого воспользуемся формулой:

\[E_{\text{вых}} = e \cdot U_{\text{з}}\]

где \(E_{\text{вых}}\) - энергия выхода электрона, \(e\) - элементарный заряд (\(1.6 \times 10^{-19}\) Кл), \(U_{\text{з}}\) - запирающее напряжение.

Подставим значение элементарного заряда и заданное запирающее напряжение:

\[E_{\text{вых}} = 1.6 \times 10^{-19} \cdot U_{\text{з}}\]

3. Наконец, найдем красную границу фотоэффекта, то есть минимальную частоту света, при которой фототок прекращается. Связано это с тем, что энергия фотона должна быть равна или превышать энергию выхода электрона. Поэтому можем записать:

\[E_{\text{вых}} = h \cdot \nu_{\text{гр}}\]

где \(E_{\text{вых}}\) - энергия выхода электрона, \(h\) - постоянная Планка (\(6.63 \times 10^{-34}\) Дж \(\cdot\) с), \(\nu_{\text{гр}}\) - частота света на красной границе.

Подставим значение энергии выхода электрона и решим уравнение относительно частоты света:

\[\nu_{\text{гр}} = \frac{{E_{\text{вых}}}}{{h}}\]

\[\nu_{\text{гр}} = \frac{{1.6 \times 10^{-19}}}{{6.63 \times 10^{-34}}} = 2.42 \times 10^{14}\) Гц

Полученное значение представляет собой частоту света на красной границе.

Таким образом, энергия выхода электрона с поверхности фотокатода составляет \(1.6 \times 10^{-19} \cdot U_{\text{з}}\) Дж, а красная граница фотоэффекта соответствует частоте света \(2.42 \times 10^{14}\) Гц.