Какова максимальная скорость фотозлектронову если фототок прекрашается при запирающем напряжхении 1.4 В?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно использовать закон фототока и характеристики фотоявления. В частности, важно знать, как максимальная скорость фототрона связана с запирающим напряжением.

Шаг 1. Понимание задачи

• Фототок прекращается при запирающем напряжении U_z = 1.4 В.
• Чем больше запирающее напряжение, тем быстрее электроны покидают фотокатод.
• Максимальная скорость электронной истощения достигается при отсутствии запирающего напряжения. Однако, поскольку фототок прекращается при U_z, мы можем связать это напряжение с максимальной скоростью.

Шаг 2. Связь между скоростью и запирающим напряжением

В фотоявлении электроны получают кинетическую энергию, равную энергии, переданной ими светом, и частично сопротивлению между фотокатодом и др. элементами.

Кинетическая энергия электрона на выходе при верхней границе освещенности:

\[ E_k = e \cdot U_{max} \]

где:

• \( e \) — заряд электрона (\( e \approx 1.6 \times 10^{-19} \) Кл),
• \( U_{max} \) — максимальное запирающее напряжение (1.4 В).

Энергия электрона на выходе:

\[ E_k = e \cdot U_{max} = 1.6 \times 10^{-19} \times 1.4\, \text{Дж} \]

В единицах эВ (1 эВ = \(1.6 \times 10^{-19}\) Дж):

\[ E_k = 1.4\, \text{эВ} \]

Шаг 3. Рассчёт максимальной скорости

Кинетическая энергия электрона:

\[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \]

где:

• \( m \) — масса электрона (\( 9.11 \times 10^{-31} \) кг),
• \( v \) — искомая максимальная скорость.

Перепишем:

\[ v = \sqrt{\frac{2 E_k}{m}} \]

Подставим значения:

\[ E_k = 1.4 \times 1.6 \times 10^{-19} = 2.24 \times 10^{-19}\, \text{Дж} \]

\[ v = \sqrt{\frac{2 \times 2.24 \times 10^{-19}}{9.11 \times 10^{-31}}} \]

Вычислим числитель:

\[ 2 \times 2.24 \times 10^{-19} = 4.48 \times 10^{-19} \]

Теперь:

\[ v = \sqrt{\frac{4.48 \times 10^{-19}}{9.11 \times 10^{-31}}} \]

Деление:

\[ \frac{4.48 \times 10^{-19}}{9.11 \times 10^{-31}} \approx 4.92 \times 10^{11} \]

Взятие корня:

\[ v \approx \sqrt{4.92 \times 10^{11}} \approx 7 \times 10^{5}\ \text{м/с} \]

Ответ: Максимальная скорость фотонного электрона при запирающем напряжении 1.4 В примерно равна \(7 \times 10^{5}\) м/с.