Номер 8, страница 174 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

8. Что называется красной границей фотоэффекта? От чего она зависит?

Что называется красной границей фотоэффекта? От чего она зависит?

Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения, например, света. Для каждого вещества существует пороговое значение частоты (или длины волны) излучения, ниже которого фотоэффект не наблюдается, независимо от интенсивности света.

Красной границей фотоэффекта называют наименьшую частоту $\nu_{кр}$ (или, что эквивалентно, наибольшую длину волны $\lambda_{кр}$) падающего излучения, при которой еще возможен фотоэффект. Если частота света меньше $\nu_{кр}$ (или длина волны больше $\lambda_{кр}$), то фотоэлектроны не вырываются с поверхности вещества. Название «красная» исторически связано с тем, что красный цвет имеет наибольшую длину волны в видимой части спектра.

Чтобы понять, от чего зависит красная граница, обратимся к уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

$h\nu = A_{вых} + K_{max}$

где $h$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота падающего фотона, $A_{вых}$ — работа выхода, то есть минимальная энергия, необходимая для удаления электрона с поверхности вещества, а $K_{max}$ — максимальная кинетическая энергия вылетевшего фотоэлектрона.

Фотоэффект происходит только тогда, когда энергия одного фотона $h\nu$ не меньше, чем работа выхода $A_{вых}$. Таким образом, условие фотоэффекта: $h\nu \ge A_{вых}$.

Красная граница соответствует пороговому случаю, когда энергия фотона в точности равна работе выхода. В этом случае вся энергия фотона уходит на освобождение электрона, и его кинетическая энергия равна нулю ($K_{max} = 0$). Уравнение для красной границы выглядит так:

$h\nu_{кр} = A_{вых}$

Из этого соотношения мы можем выразить пороговую частоту:

$\nu_{кр} = \frac{A_{вых}}{h}$

Используя связь между частотой и длиной волны $\lambda = \frac{c}{\nu}$ (где $c$ — скорость света в вакууме), можно найти пороговую длину волны:

$\lambda_{кр} = \frac{c}{\nu_{кр}} = \frac{hc}{A_{вых}}$

Из этих формул видно, что красная граница фотоэффекта ($\nu_{кр}$ и $\lambda_{кр}$) определяется только одной величиной — работой выхода $A_{вых}$. Работа выхода является фундаментальной характеристикой вещества и зависит от его химической природы и состояния поверхности.

Ответ: Красной границей фотоэффекта называют наименьшую частоту (или наибольшую длину волны) электромагнитного излучения, при которой возникает фотоэффект. Красная граница зависит только от рода вещества (материала фотокатода), а именно от работы выхода электронов. Чем больше работа выхода, тем выше пороговая частота и меньше пороговая длина волны.