Номер 7, страница 174 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

7. Что такое задерживающее напряжение?

7. Задерживающее напряжение (также известное как запирающее напряжение) — это ключевая характеристика внешнего фотоэффекта. Оно представляет собой наименьшую по модулю разность потенциалов, которую нужно приложить в обратном направлении (когда анод имеет отрицательный потенциал по отношению к катоду), чтобы полностью прекратить фототок. Другими словами, это напряжение, которое останавливает даже самые быстрые фотоэлектроны, не давая им долететь до анода.

При освещении катода фотоны выбивают из него электроны. Эти фотоэлектроны обладают кинетической энергией, которая распределена от нуля до некоторого максимального значения $K_{max}$. Задерживающее напряжение $U_з$ создает электрическое поле, которое тормозит электроны. Работа этого поля $A$ над электроном с зарядом $e$ равна $A = eU_з$. Для того чтобы фототок стал равен нулю, работа тормозящего поля должна быть достаточной, чтобы остановить электрон с максимальной кинетической энергией. Таким образом, выполняется равенство:
$K_{max} = eU_з$

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, в свою очередь, определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:
$K_{max} = h\nu - A_{вых}$
где $h$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота падающего света, а $A_{вых}$ — работа выхода электрона из материала катода. Объединяя оба уравнения, получаем:
$eU_з = h\nu - A_{вых}$
Эта формула показывает, что задерживающее напряжение линейно зависит от частоты света и от материала катода (через работу выхода), но не зависит от интенсивности (яркости) света. Интенсивность влияет лишь на число выбиваемых электронов в секунду (силу фототока насыщения).

Ответ: Задерживающее напряжение — это минимальное обратное напряжение между анодом и катодом, при котором фототок становится равным нулю. Его величина определяется максимальной кинетической энергией вылетающих фотоэлектронов и связана с частотой падающего света и работой выхода материала уравнением $eU_з = h\nu - A_{вых}$.