При исследовании зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещали через различные светофильтры. В первой серии опытов использовали светофильтр, пропускающий только фиолетовый свет, а во второй – пропускающий только зелёный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли задерживающее напряжение. Как изменились частота света, падающего на фотоэлемент, и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
1) Частота света. Известно, что в спектре видимого света длина волны фиолетового света меньше, чем длина волны зелёного света.
Связь между длиной волны и частотой выражается формулой: где — скорость света. Поскольку длина волны увеличивается (мы переходим от фиолетового к зелёному), частота уменьшается. Следовательно, частота света уменьшается (выбираем цифру 2).
2) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов. Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: Энергия фотона вычисляется по формуле: Так как длина волны при переходе к зелёному свету увеличивается, энергия фотона уменьшается. Работа выхода зависит только от материала фотокатода и остаётся неизменной. Следовательно, для сохранения равенства максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов также должна уменьшиться (выбираем цифру 2).