Задерживающее напряжение
Задерживающее напряжение — это минимальное напряжение, которое полностью прекращает ток фотоэлектронов: даже самые быстрые электроны не достигают анода. Оно позволяет определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.
Формула
Из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта следует: энергия фотона расходуется на работу выхода электрона и его максимальную кинетическую энергию. Поэтому задерживающее напряжение находят по формуле
Здесь \(h\nu\) — энергия фотона, \(A_{\text{вых}}\) — работа выхода, \(e\) — заряд электрона, \(\nu\) — частота света, \(\lambda\) — длина волны. Чем больше частота света, тем больше максимальная энергия электронов и задерживающее напряжение. Если частота достигает красной границы фотоэффекта, то \(K_{\max}=0\) и \(U_з=0\).
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна \(3{,}2\cdot10^{-19}\) Дж. При \(e=1{,}6\cdot10^{-19}\) Кл задерживающее напряжение равно \(U_з=K_{\max}/e=2\) В. Значит, достаточно приложить напряжение 2 В, чтобы остановить даже самые быстрые электроны.
Задерживающее напряжение не равно напряжению, при котором ток достигает насыщения. При задерживающем напряжении ток исчезает, потому что электроны движутся против электрического поля. Величина \(U_з\) определяется максимальной, а не средней энергией фотоэлектронов.
Как изменится задерживающее напряжение, если частоту падающего света увеличить, не меняя вещество катода?
Главное
- Задерживающее напряжение полностью останавливает наиболее быстрые фотоэлектроны.
- Основная связь: \(eU_з=K_{\max}=h\nu-A_{\text{вых}}\).
- При увеличении частоты света задерживающее напряжение возрастает; оно не связано с током насыщения.