Чему равна сила тока насыщения в фотоэлементе при указанных…

Атомная и квантовая физикаПо тексту · сложное

Опыты с фотоэффектом и спектром водорода
В учебной лаборатории изучают внешний фотоэффект. Вакуумный фотоэлемент имеет катод из металла, у которого работа выхода равна 2,0 эВ. Катод освещают монохроматическим светом с длиной волны 400 нм. Мощность светового пучка, падающего на катод, равна 0,31 мВт. Опыт показал, что только один фотон из ста выбивает электрон, остальные фотоны поглощаются без вылета электронов. Все вылетевшие электроны достигают анода, когда на фотоэлемент подано достаточное напряжение (ток насыщения).
В другой части работы изучают излучение разреженного водорода. Энергия атома водорода в состоянии с номером $n$ определяется формулой $E_n = -\frac{13{,}6}{n^2}$ эВ. При переходе атома из более высокого состояния в более низкое излучается один фотон, энергия которого равна разности энергий этих состояний.
Для расчётов примите: $hc = 1240$ эВ·нм, элементарный заряд $e = 1{,}6\cdot 10^{-19}$ Кл, 1 эВ $= 1{,}6\cdot 10^{-19}$ Дж.

Чему равна сила тока насыщения в фотоэлементе при указанных условиях?

A1,0 мкА
B6,25 мкА
C100 мкА
D0,01 мкА

Показать ответ и разборСкрыть ответ и разбор

Верный ответ

A1,0 мкА

Разбор

Энергия фотона $3{,}1 \cdot 1{,}6\cdot 10^{-19} = 4{,}96\cdot 10^{-19}$ Дж. Число фотонов в секунду $N = \frac{P}{E} = \frac{0{,}31\cdot 10^{-3}}{4{,}96\cdot 10^{-19}} \approx 6{,}25\cdot 10^{14}$ с $^{-1}$ . Электроны выбивает 1% фотонов: $6{,}25\cdot 10^{12}$ с $^{-1}$ . Сила тока $I = N_e e = 6{,}25\cdot 10^{12}\cdot 1{,}6\cdot 10^{-19} = 1{,}0\cdot 10^{-6}$ А $= 1{,}0$ мкА. Значение «100 мкА» получится, если считать, что каждый фотон выбивает электрон.

Задание № 2563 по физике: Атомная и квантовая физика

Похожие задания по теме «Атомная и квантовая физика»

Потренируйте тему «Атомная и квантовая физика»

Соберите пробник с таймером