дано:
- длина волны λ = 0,25 мкм = 0,25 · 10^(-6) м
- работа выхода A = 6 · 10^(-19) Дж
- емкость конденсатора C = 3,5 мкФ = 3,5 · 10^(-6) Ф
найти: заряд на конденсаторе Q
решение:
1. Сначала найдем энергию фотона E, используя формулу:
E = h * c / λ, где h — постоянная Планка (h ≈ 6,63 · 10^(-34) Дж·с) и c — скорость света (c ≈ 3 · 10^8 м/с).
2. Рассчитаем энергию фотона E:
E = (6,63 · 10^(-34) Дж·с * 3 · 10^8 м/с) / (0,25 · 10^(-6) м).
3. Выполним вычисления:
E = (1,989 · 10^(-25) Дж·м) / (0,25 · 10^(-6) м)
E ≈ 7,956 · 10^(-19) Дж.
4. Теперь определим максимальную кинетическую энергию K_max фотоэлектронов:
K_max = E - A.
5. Подставим значения:
K_max = 7,956 · 10^(-19) Дж - 6 · 10^(-19) Дж
K_max ≈ 1,956 · 10^(-19) Дж.
6. Переведем K_max в электронвольты для информации:
K_max ≈ 1,956 · 10^(-19) Дж / (1,6 · 10^(-19) Дж/эВ) ≈ 1,223 эВ.
7. Теперь можем найти заряд на конденсаторе Q, который равен произведению емкости на напряжение U.
Для получения напряжения U используем связь между энергией K_max и зарядом Q:
K_max = Q * U, где U = K_max / Q.
8. В случае длительного облучения фотоэлемента, напряжение U будет равно работе выхода деленной на элементарный заряд, так как все фотоэлектроны будут скидываться на конденсатор:
U = A / e, где e = 1,6 · 10^(-19) Кл.
9. Подставим значения:
U = 6 · 10^(-19) Дж / (1,6 · 10^(-19) Кл) ≈ 3,75 В.
10. Теперь можем найти заряд Q на конденсаторе:
Q = C * U = (3,5 · 10^(-6) Ф) * (3,75 В).
11. Выполним вычисления:
Q ≈ 1,3125 · 10^(-5) Кл.
ответ: заряд на конденсаторе при длительном облучении составляет приблизительно 1,3125 · 10^(-5) Кл.