Дано:
Длина волны ультрафиолетового света λ = 100 нм = 100 × 10^-9 м.
Найти:
Запирающее напряжение, при котором электроны, вырванные ультрафиолетовым светом, не могут создать ток в цепи.
Решение:
Запирающее напряжение (U) связано с работой выхода (φ) следующим образом:
U = φ / e,
где e - элементарный заряд.
Значение элементарного заряда e ≈ 1.6 × 10^-19 Кл.
Запирающее напряжение можно также записать как:
U = hc/λ - φ.
где c - скорость света, h - постоянная Планка, λ - длина волны, φ - работа выхода.
Запирающее напряжение достигается, когда всю энергию фотона используют для преодоления работы выхода, то есть:
U = hc/λ.
Подставим известные значения и произведем арифметические операции:
U = (6.63 × 10^-34 Дж·с × 3 × 10^8 м/с) / (100 × 10^-9 м).
Упростим выражение:
U ≈ 2 × 10^15 В.
Ответ:
Запирающее напряжение, при котором электроны, вырванные ультрафиолетовым светом с длиной волны 100 нм из вольфрамового катода, не могут создать ток в цепи, составляет примерно 2 × 10^15 В.