Решение: Разрядка электрометра пламенем
В классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась, заняв положение, указанное на рисунке, и не меняла его. Через некоторое время к шару на расстояние нескольких сантиметров поднесли горящую свечу, при этом стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Спектр излучения свечи — зависимость интенсивности излучения $I$ от длины волны — показан на рисунке. Объясните разрядку электрометра, примите во внимание приведённые спектры и то, что для цинка «красная граница» фотоэффекта $\lambda_{\text{кр}} = 290\ \text{нм}$.
Решение по шагам
5 шаговПри трении эбонитовой палочки о сукно электроны переходят на эбонит. Палочка заряжается отрицательно. При соприкосновении с цинковым шаром электроны переходят на шар, поэтому шар и электрометр получают отрицательный заряд.
Само электрическое освещение лампами накаливания не разряжает электрометр, поскольку фотоэффект на цинке возможен только для излучения с длиной волны не более красной границы:
$$\lambda \leqslant \lambda_{\text{кр}} = 290\ \text{нм}$$На приведённых спектрах основная часть излучения имеет длины волн, значительно превышающие $290\ \text{нм}$. Поэтому фотоэлектроны с поверхности цинка под действием этого излучения не выбиваются, и объяснять разрядку фотоэффектом нельзя.
Пламя свечи нагревает и ионизирует окружающий воздух. В воздухе появляются положительные ионы и электроны, то есть свободные носители заряда. Воздух около пламени становится проводящим.
Через ионизированный воздух заряд с отрицательно заряженного шара стекает к окружающим телам и Земле. Поэтому электрометр быстро разряжается, а стрелка опускается.
Электрометр разряжается не вследствие фотоэффекта, а вследствие ионизации воздуха пламенем свечи и увеличения его электропроводности.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Утверждать, что разрядка вызвана фотоэффектом, не сравнив длины волн с $\lambda_{\text{кр}}$.
Считать, что пламя просто нагревает шар и поэтому заряд исчезает.
Не указать появление свободных носителей заряда в ионизированном воздухе.
Неверно определить знак заряда эбонитовой палочки и электрометра.