Дано:
- Длина волны света: λ = 0,4 мкм = 0,4 × 10^-6 м
- Мощность падающего света: P = 7 мкВт = 7 × 10^-3 Вт
- Энергия одного фотона: Eф = ?
- Количество падающих фотонов в секунду: Nф = ?
- Доля фотонов, выбивающих электроны: 10% = 0,1
- Постоянная Планка: h = 6,626 × 10^-34 Дж·с
- Скорость света: c = 3 × 10^8 м/с
- Заряд электрона: e = 1,602 × 10^-19 Кл
Найти: сила фототока насыщения (Iф).
Решение:
1. Найдем энергию одного фотона (Eф). Энергия фотона связана с его частотой (ν) формулой:
Eф = hν
Частота света ν можно выразить через его длину волны λ:
ν = c / λ
Подставим в формулу для энергии фотона:
Eф = h * (c / λ)
Подставляем данные:
Eф = (6,626 × 10^-34 Дж·с) * (3 × 10^8 м/с) / (0,4 × 10^-6 м)
Eф = 4,969 × 10^-19 Дж
2. Теперь найдем количество фотонов, падающих на поверхность в секунду (Nф). Мощность света P связана с энергией одного фотона Eф и количеством фотонов Nф через следующую формулу:
P = Nф * Eф
Отсюда:
Nф = P / Eф
Подставим данные:
Nф = (7 × 10^-3 Вт) / (4,969 × 10^-19 Дж)
Nф = 1,41 × 10^16 фотонов/с
3. Так как только 10% падающих фотонов выбивают электроны, то количество фотонов, которые приводят к выбиванию электронов, составит:
Nвыб = 0,1 * Nф
Nвыб = 0,1 * 1,41 × 10^16 = 1,41 × 10^15 фотонов/с
4. Сила фототока насыщения (Iф) зависит от количества выбитых электронов. Каждый выбитый электрон имеет заряд, равный заряду электрона e. Поэтому сила фототока можно вычислить по формуле:
Iф = Nвыб * e
Подставим данные:
Iф = (1,41 × 10^15) * (1,602 × 10^-19 Кл)
Iф = 2,26 А
Ответ: сила фототока насыщения составляет 2,26 А.