Каково задерживающее напряжение U3, необходимое для задержания фотоэлектронов, полученных из металла при освещении

Для начала, давайте разберемся в терминах и концепциях, связанных с фотоэффектом. Фотоэффект – это явление, при котором фотоны света выбивают электроны из поверхности материала. Красная граница фотоэффекта, обозначим ее как \( \lambda_{max} \), представляет собой минимальную длину волны света, при которой фотоэффект возникает. Если длина волны света меньше \( \lambda_{max} \), то фотоэффект не возникает.

Итак, по условию задачи, красная граница фотоэффекта для данного металла составляет \( \lambda_{max} = 6.2 \cdot 10^{-5} \) метров (м). Нам также известна длина волны света, которым освещается металл - \( \lambda = 330 \) нм. Наша задача состоит в определении задерживающего напряжения \( U_3 \), необходимого для задержания фотоэлектронов.

Для решения этой задачи мы можем использовать формулу Эйнштейна для фотоэффекта:

\[ E = \frac{{hc}}{{\lambda}} \]

Где:
- \( E \) - энергия фотона (в джоулях, Дж),
- \( h \) - постоянная Планка (\( 6.63 \cdot 10^{-34} \) Дж \(\cdot\) с),
- \( c \) - скорость света (\( 3 \cdot 10^8 \) м/с),
- \( \lambda \) - длина волны света (в метрах, м).

Давайте найдем энергию фотона для заданной длины волны:

\[ E = \frac{{6.63 \cdot 10^{-34} \cdot 3 \cdot 10^8}}{{330 \cdot 10^{-9}}} \]

Подсчитав это выражение, получим значение энергии фотона. Вышедший результат составляет \(\approx 6.03 \cdot 10^{-19}\) Дж.

Теперь мы знаем значение энергии фотона, вызванного освещением металла данной длиной волны. Для задержания фотоэлектрона на поверхности металла необходимо превысить энергию, которую имеет фотон. Задерживающее напряжение \( U_3 \) можно найти с использованием формулы:

\[ U_3 = \frac{{E}}{{e}} \]

Где:
- \( U_3 \) - задерживающее напряжение,
- \( E \) - энергия фотона (с учетом ранее найденного значения),
- \( e \) - элементарный заряд (\( 1.6 \cdot 10^{-19} \) Кл).

Подставим значения в эту формулу:

\[ U_3 = \frac{{6.03 \cdot 10^{-19}}}{{1.6 \cdot 10^{-19}}} \]

После деления получим значение задерживающего напряжения \( U_3 \). В данной задаче оно будет равно \( \approx 3.77 \) вольтам.

Таким образом, чтобы задержать фотоэлектроны, полученные из металла при освещении его светом с длиной волны 330 нм, необходимо применить задерживающее напряжение \( U_3 \), равное примерно 3.77 В.