Для расчета силы фототока насыщения необходимо знать количество выбитых фотонами электронов в единицу времени. Перед этим, найдем количество падающих фотонов в единицу времени.
Используем формулу, связывающую мощность излучения, количество фотонов и энергию одного фотона:
P = n * E,
где P - мощность излучения, n - количество фотонов, E - энергия одного фотона.
Энергия одного фотона связана с его длиной волны следующим образом:
E = hc / λ,
где h - постоянная Планка (6.626 × 10^-34 Дж·с), c - скорость света (3.00 × 10^8 м/с), λ - длина волны.
Количество падающих фотонов в единицу времени можно выразить следующим образом:
n = P / E,
n = P / (hc / λ).
Подставим известные значения:
P = 5 мкВт = 5 × 10^-6 Вт,
h = 6.626 × 10^-34 Дж·с,
c = 3.00 × 10^8 м/с,
λ = 0.36 мкм = 0.36 × 10^-6 м.
Теперь вычислим количество падающих фотонов:
n = (5 × 10^-6 Вт) / ((6.626 × 10^-34 Дж·с) × (3.00 × 10^8 м/с) / (0.36 × 10^-6 м)),
n ≈ (5 × 10^-6) / (7.186 × 10^-20),
n ≈ 6.95 × 10^13 фотонов в секунду.
Следующим шагом является определение количества выбитых фотонами электронов. Условие гласит, что 5% всех падающих фотонов выбивают электроны из металла. Таким образом, количество выбитых электронов в единицу времени составит:
N = 0.05 * n,
N ≈ 0.05 * 6.95 × 10^13,
N ≈ 3.47 × 10^12 электронов в секунду.
Наконец, сила фототока насыщения равна умноженному количеству выбитых электронов на заряд элементарного электрона e:
I_s = N * e,
где e - заряд элементарного электрона (1.602 × 10^-19 Кл).
Подставим известные значения:
I_s ≈ (3.47 × 10^12) * (1.602 × 10^-19),
I_s ≈ 5.56 × 10^-7 А.
Таким образом, сила фототока насыщения составляет примерно 5.56 × 10^-7 А.