Решение: Фотоэффект и разрядка электрометра
Учащимся 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 в дальнейшем не меняла его. Когда на шар направили свет аргоновой лампы, стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Объясните разрядку электрометра, учитывая приведённые спектры — зависимость интенсивности света $I$ от длины волны $\lambda$ лампы накаливания и аргоновой лампы. Красная граница фотоэффекта для цинка $\lambda_{\text{кр}} = 290\ \text{нм}$.
Решение по шагам
5 шаговПосле натирания эбонитовой палочкой цинковый шар получает отрицательный заряд, поскольку на него переходят электроны. Отклонение стрелки электрометра обусловлено этим зарядом.
Фотоэффект на цинке возможен только при условии $\lambda \leq \lambda_{\text{кр}} = 290\ \text{нм}$, поскольку энергия фотона должна быть не меньше работы выхода: $\dfrac{hc}{\lambda} \geq A_{\text{вых}}$.
В спектре лампы накаливания основная часть излучения имеет длины волн больше $290\ \text{нм}$. Поэтому энергия фотонов недостаточна для выхода электронов из цинка, и электрометр практически не разряжается.
В спектре аргоновой лампы присутствует ультрафиолетовое излучение с длинами волн меньше $290\ \text{нм}$. Эти фотоны выбивают электроны с поверхности отрицательно заряженного цинкового шара.
При вылете электронов отрицательный заряд шара уменьшается, поэтому уменьшается отклонение стрелки электрометра. В результате стрелка быстро опускается вниз.
Свет лампы накаливания не вызывает фотоэффект на цинке, так как в её спектре почти нет излучения с $\lambda < 290\ \text{нм}$. В спектре аргоновой лампы есть ультрафиолетовое излучение с такими длинами волн. Оно выбивает электроны из отрицательно заряженного цинкового шара, вследствие чего шар разряжается и стрелка электрометра опускается.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Утверждать, что фотоэффект вызывается любым видимым светом.
Перепутать условие фотоэффекта и считать, что нужны длины волн больше $290\ \text{нм}$.
Не указать, что при освещении отрицательно заряженного шара электроны покидают его.
Связать разрядку только с большей интенсивностью света, не учитывая спектральный состав излучения.