21. Монохроматический свет с энергией фотонов E падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Запирающее напряжение, при котором фототок прекращается, в этом случае равно U3.
Как изменятся модуль запирающего напряжения U3 и длина волны λk, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов E уменьшится, но фотоэффект не прекратится?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение. По условию уменьшается энергия падающих фотонов E.
2) Длина волны λk, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, зависит от работы A выхода фотоэлектронов. Работа A выхода зависит от материала поверхности, на которую падают фотоны. Так как металл поверхности не меняют, то работа A выхода и длина волны λk меняться не будут.
Это соответствует изменению № 3.
1) Модуль запирающего напряжения Uз можно найти через максимальную кинетическую энергию Ek max фотоэлектрона
\[ E_{k\,\max }=e\cdot {U_3},\ \ {U_3}=\frac{E_{k\,\max }}{e}, \]
где e — элементарный заряд. Максимальную кинетическую энергию Ek max найдем из уравнения для фотоэффекта
\[ E=A+E_{k\,\max },\ \ E_{k\,\max }=E-A. \]
Тогда
\[ U_3=\frac{E-A}{e}.\;\;\;(1) \]
Так как работа выхода A (см. пункт 2 решения) и элементарный заряд е не меняются, а энергия E фотонов уменьшается, то из уравнения (1) следует, что модуль запирающего напряжения Uз уменьшается.
Это соответствует изменению № 2.
Ответ: 23.