Примеры решения задач

Задача 1

Длина волны, на которую приходится максимум энергии в спектре излучения черного тела, 0,58 мкм. Определить энергетическую светимость поверхности тела.

Дано:	Решение:
m мкм = 10-7 м	Энергетическая светимость Re абсолютно черного тела в соответствии с законом Стефана-Больцмана пропорциональна четвертой степени термодинамической температуры и выражается формулой
Re - ?

 R_e = T⁴, (1)

где  – постоянная Стефана-Больцмана; Т – термодинамическая температура.

Температуру Т можно вычислить с помощью закона Вина:

 _m = b / T, (2)

где b – постоянная закона смещения Вина.

Используя формулы (2) и (1), получаем

R_e = (b/_m)⁴.

Произведем вычисления

.

6.2.2. Фотоэффект

Энергия фотона

 = hилиħ ,

где h – постоянная Планка; ħ = h/2 – приведенная постоянная Планка; – частота фотона; = 2 – циклическая частота.

Импульс фотона

p = h/. 

Формула Эйнштейна для фотоэффекта

h= A + ,

где hэнергия фотона, падающего на поверхность металла; А – работа выхода электрона; – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Красная граница фотоэффекта

_o = A/h или _o = hc/A,

где _o и _o – минимальная частота света и соответствующая длина волны, при которых еще возможен фотоэффект.

Примеры решения задач

Задача 1

Работа выхода материала фотокатода равна 3,4 эВ. Какова должна быть максимальная длина волны излучения, падающего на фотокатод, если фототок прекращается при разности потенциалов 1,2 В?

Дано:	Решение:
В	Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта , где  – энергия фотонов, падающих на поверхность фотокатода;

А_вых – работа выхода электрона; – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Максимальная кинетическая энергия фотонов равна работе сил задерживающего электрического поля, т.е.

,

где е – заряд электрона; – задерживающая разность потенциалов. Минимальная энергия фотонов, при которой возможен фотоэффект, равна , где _max – максимальная длина волны фотонов.

Подставим полученные соотношения в уравнение Эйнштейна, получим:

, откуда находим _max:

.

Подставим числовые значения