25

Решение: Максимальное удаление фотоэлектрона

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Квантовая и ядерная физика
ПовышеннаяФИПИBD8A11Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

На плоскую цинковую пластинку ($A_{\text{вых}} = 3{,}75\ \text{эВ}$) падает электромагнитное излучение с длиной волны $0{,}3\ \text{мкм}$. На какое максимальное расстояние от поверхности пластинки может удалиться фотоэлектрон, если задерживающее однородное электрическое поле, перпендикулярное пластинке, имеет напряжённость $1\ \text{В/см}$?

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

4 шага
1

Энергия фотона равна $E_{\gamma} = \dfrac{hc}{\lambda}$. Используем $hc \approx 1240\ \text{эВ} \cdot \text{нм}$, а длина волны $0{,}3\ \text{мкм} = 300\ \text{нм}$.

$$E_{\gamma} = \frac{1240}{300}\ \text{эВ} \approx 4{,}13\ \text{эВ}$$
2

По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода.

$$E_{k\,\max} = E_{\gamma} - A_{\text{вых}} = 4{,}13 - 3{,}75 = 0{,}38\ \text{эВ}$$
3

Переведём максимальную кинетическую энергию в джоули.

$$E_{k\,\max} = 0{,}38 \cdot 1{,}6 \cdot 10^{-19}\ \text{Дж} \approx 6{,}1 \cdot 10^{-20}\ \text{Дж}$$

Напряжённость поля $1\ \text{В/см}$ равна $100\ \text{В/м}$. При максимальном удалении работа электрического поля полностью уменьшает кинетическую энергию электрона: $eEd = E_{k\,\max}$.

$$d = \frac{E_{k\,\max}}{eE} = \frac{6{,}1 \cdot 10^{-20}}{1{,}6 \cdot 10^{-19} \cdot 100}\ \text{м} \approx 3{,}8 \cdot 10^{-3}\ \text{м}$$
Ответ

Максимальное расстояние равно $d \approx 3{,}8 \cdot 10^{-3}\ \text{м} \approx 3{,}8\ \text{мм}$.

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

Где здесь ошибаются

Не вычитают работу выхода из энергии фотона.

Не переводят длину волны из микрометров в нанометры или метры.

Используют напряжённость $1\ \text{В/см}$ как $1\ \text{В/м}$.

Неверно учитывают работу электрического поля: при задерживающем поле $eEd$ равна начальной кинетической энергии электрона.

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

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: 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.