РУҚА
26

Решение: Частота света по фототоку

ЕГЭ · Физика · Задание 26 · Квантовая и ядерная физика
ПовышеннаяФИПИ83BB19Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 6 шагов
Условие

В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью $P = 0{,}21\ \text{Вт}$ падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока $I$ от напряжения $U$ между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова частота $\nu$ падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

6 шагов
1

По графику максимальная сила фототока, соответствующая насыщению, равна $I_{\max}=2{,}0\ \text{мА}=2{,}0\cdot10^{-3}\ \text{А}$.

2

Число электронов, выбиваемых с катода за единицу времени, определяется силой тока:

$$N_e=\frac{I_{\max}}{e}$$
3

Так как один из 30 падающих фотонов выбивает электрон, число падающих фотонов за единицу времени в 30 раз больше:

$$N_\gamma=30N_e=\frac{30I_{\max}}{e}$$
4

Мощность излучения равна энергии фотонов, падающих за единицу времени:

$$P=N_\gamma h\nu$$
5

Подставляя выражение для $N_\gamma$, получаем формулу для частоты:

$$\nu=\frac{Pe}{30I_{\max}h}$$

Подставим $P=0{,}21\ \text{Вт}$, $e=1{,}6\cdot10^{-19}\ \text{Кл}$, $I_{\max}=2{,}0\cdot10^{-3}\ \text{А}$ и $h=6{,}6\cdot10^{-34}\ \text{Дж}\cdot\text{с}$:

$$\nu=\frac{0{,}21\cdot1{,}6\cdot10^{-19}}{30\cdot2{,}0\cdot10^{-3}\cdot6{,}6\cdot10^{-34}}\approx8{,}5\cdot10^{14}\ \text{Гц}$$
Ответ

$\nu\approx8{,}5\cdot10^{14}\ \text{Гц}$

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Используют силу тока в начальной точке графика вместо тока насыщения.

Забывают, что только один из 30 фотонов выбивает электрон, и не умножают число электронов на 30.

Путают мощность излучения с энергией одного фотона.

Закрепить приёмВ теме «Квантовая и ядерная физика» ещё 281 задача — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 26 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Квантовая и ядерная физика»: в ней 282 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.