РУҚА
95DAA2

Решение: Движение фотоэлектронов в поле

ЕГЭ · Физика · Квантовая и ядерная физика
ПовышеннаяФИПИРазвёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Металлическая пластина облучается в вакууме светом с длиной волны, равной $200\ \text{нм}$. Работа выхода электронов из данного металла равна $3{,}7\ \text{эВ}$. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряжённостью $260\ \text{В/м}$, причём вектор напряжённости $\vec{E}$ поля перпендикулярен поверхности пластины и направлен к этой поверхности. Измерения показали, что на некотором расстоянии $L$ от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна $15{,}9\ \text{эВ}. Определите значение $L$.

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

Найдём энергию фотона, используя приближённое значение $hc\approx1240\ \text{эВ}\cdot\text{нм}$:

$$E_\gamma=\frac{hc}{\lambda}=\frac{1240}{200}=6{,}2\ \text{эВ}$$
2

По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта определим максимальную кинетическую энергию электронов сразу после вылета из металла:

$$E_{k0}=E_\gamma-A_\text{вых}=6{,}2-3{,}7=2{,}5\ \text{эВ}$$
3

Вектор напряжённости направлен к пластине, а электрон имеет отрицательный заряд, поэтому сила, действующая на электрон, направлена от пластины. При удалении электрона от пластины поле совершает положительную работу:

$$A=eEL$$
4

Изменение кинетической энергии электрона равно работе электрического поля:

$$E_k=E_{k0}+eEL$$
5

Так как при выражении энергий в электрон-вольтах величина $eEL$ соответствует энергии $EL$ в электрон-вольтах, получаем:

$$15{,}9=2{,}5+260L$$

Отсюда расстояние от пластины:

$$L=\frac{15{,}9-2{,}5}{260}=0{,}0515\ \text{м}\approx5{,}15\cdot10^{-2}\ \text{м}$$
Ответ

$L\approx5{,}15\cdot10^{-2}\ \text{м}$, или примерно $5{,}2\ \text{см}$.

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

Где здесь ошибаются

Неправильно складывают работу выхода и кинетическую энергию вместо использования уравнения Эйнштейна.

Считают, что электрическое поле уменьшает кинетическую энергию электрона, не учитывая отрицательный заряд электрона и направление силы.

Забывают перевести разность энергий, выраженную в электрон-вольтах, в связь $eEL$.

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

Как решать задачи по теме «Квантовая и ядерная 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.