Красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 275 нм.Найдите значение запирающего напряжения ,если...

Красная граница фотоэффекта для вольфрама указывает на минимальную энергию фотонов, способных вызвать фотоэффект. Энергия фотона связана с длиной волны света формулой:

E = hc/λ,

где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), c - скорость света (3 x 10^8 м/с), λ - длина волны света.

Для красной границы фотоэффекта для вольфрама длина волны составляет 275 нм, поэтому энергия фотона равна:

E = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * 3 x 10^8 м/с) / (275 x 10^-9 м) = 7.25 x 10^-19 Дж.

Чтобы найти значение запирающего напряжения, нужно использовать уравнение фотоэффекта:

eV_0 = E - W,

где e - заряд электрона (1.6 x 10^-19 Кл), V_0 - запирающее напряжение, W - работа выхода для вольфрама (4.5 эВ = 4.5 x 1.6 x 10^-19 Дж).

Подставляя известные значения, получаем:

V_0 = (7.25 x 10^-19 Дж - 4.5 x 1.6 x 10^-19 Дж) / 1.6 x 10^-19 Кл = 1.73 В.

Таким образом, значение запирающего напряжения для вольфрама, освещаемого светом с длиной волны 175 нм, составляет 1.73 В.

Для решения этой задачи воспользуемся основными уравнениями, описывающими фотоэффект. Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:

[ E = \phi + K_{max}, ]

где ( E ) – энергия фотона, ( \phi ) – работа выхода, а ( K_{max} ) – максимальная кинетическая энергия высвобождаемого электрона.

Энергия фотона ( E ) определяется как:

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

где ( h ) – постоянная Планка ((6.626 \times 10^{-34}) Дж·с), ( c ) – скорость света ((3 \times 10^8) м/с), ( \lambda ) – длина волны света.

1. Найдем работу выхода для вольфрама. Известно, что красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 275 нм. Работа выхода ( \phi ) соответствует минимальной энергии фотона, при которой возможен фотоэффект, т.е. когда ( K_{max} = 0 ):

[ \phi = \frac{hc}{\lambda_{\text{гр}}}, ]

где ( \lambda_{\text{гр}} = 275 ) нм = ( 275 \times 10^{-9} ) м.

[ \phi = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{275 \times 10^{-9}} = 7.236 \times 10^{-19} \text{ Дж}. ]

Переведем энергию в электрон-вольты, учитывая что ( 1 ) эВ ( = 1.602 \times 10^{-19} ) Дж:

[ \phi = \frac{7.236 \times 10^{-19}}{1.602 \times 10^{-19}} \approx 4.52 \text{ эВ}. ]

1. Теперь найдем ( K_{max} ) для освещения вольфрама светом длиной волны 175 нм:

[ E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{175 \times 10^{-9}} = 1.136 \times 10^{-18} \text{ Дж}. ]

[ E = \frac{1.136 \times 10^{-18}}{1.602 \times 10^{-19}} \approx 7.09 \text{ эВ}. ]

[ K_{max} = E - \phi = 7.09 \text{ эВ} - 4.52 \text{ эВ} = 2.57 \text{ эВ}. ]

По определению, максимальная кинетическая энергия электрона равна энергии, которую должно приложить противоположное электрическое поле, чтобы остановить электрон. Следовательно, запирающее напряжение ( V_{\text{зап}} ) равно:

[ V_{\text{зап}} = 2.57 \text{ В}. ]

Таким образом, запирающее напряжение для вольфрама при освещении светом длиной волны 175 нм составляет примерно 2.57 В.