Номер 771, страница 223 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

771. На рисунке 192 представлены вольт-амперные характеристики двух фотоэлементов, в которых катоды изготовлены из металлов $a$ и $b$. На катоды падает излучение с одинаковой частотой. Сравните:

а) интенсивности падающих излучений;

б) максимальные кинетические энергии фотоэлектронов, покидающих катод;

в) работы выхода электрона из этих металлов.

Ответы поясните.

Рис. 192

а) интенсивности падающих излучений;
Вольт-амперная характеристика фотоэлемента показывает зависимость силы фототока $I$ от приложенного напряжения $U$. Максимальный фототок, называемый током насыщения $I_{нас}$, достигается, когда все электроны, выбитые светом из катода, достигают анода. Величина тока насыщения прямо пропорциональна числу фотоэлектронов, испускаемых катодом в единицу времени, что, в свою очередь, пропорционально интенсивности падающего излучения. Из представленного графика видно, что ток насыщения для кривой a ($I_{нас, a}$) больше, чем ток насыщения для кривой b ($I_{нас, b}$), то есть $I_{нас, a} > I_{нас, b}$. Это означает, что интенсивность излучения, падающего на фотоэлемент a, больше, чем интенсивность излучения, падающего на фотоэлемент b.
Ответ: Интенсивность излучения в случае a больше, чем в случае b.

б) максимальные кинетические энергии фотоэлектронов, покидающих катод;
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов ($E_{k,max}$) связана с задерживающим напряжением $U_з$ (напряжением, при котором фототок прекращается) соотношением $E_{k,max} = e \cdot |U_з|$, где $e$ – модуль заряда электрона. Задерживающее напряжение соответствует точке пересечения графика с осью напряжений. Из графика видно, что для обеих вольт-амперных характеристик задерживающее напряжение одинаково: $U_{з,a} = U_{з,b} = U_з$. Поскольку задерживающие напряжения равны, то и максимальные кинетические энергии фотоэлектронов в обоих случаях также равны.
Ответ: Максимальные кинетические энергии фотоэлектронов одинаковы ($E_{k,max,a} = E_{k,max,b}$).

в) работы выхода электрона из этих металлов.
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, энергия падающего фотона $h\nu$ расходуется на работу выхода электрона из металла $A_{вых}$ и на сообщение ему максимальной кинетической энергии $E_{k,max}$: $h\nu = A_{вых} + E_{k,max}$. Отсюда работа выхода может быть выражена как $A_{вых} = h\nu - E_{k,max}$. По условию задачи, частота $\nu$ падающего излучения для обоих фотоэлементов одинакова. Из предыдущего пункта мы выяснили, что максимальные кинетические энергии фотоэлектронов также одинаковы ($E_{k,max,a} = E_{k,max,b}$). Так как в выражении для работы выхода величины $h\nu$ и $E_{k,max}$ для обоих случаев одинаковы, то и работы выхода электронов из металлов a и b равны.
Ответ: Работы выхода электронов из этих металлов одинаковы ($A_{вых,a} = A_{вых,b}$).