ЕГЭ 2022. 10 вариантов /Демидова М.Ю. Вариант 3. Задача 21

[Александр Сакович]

21. Монохроматический свет с энергией фотонов E_ф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При этом напряжение, при котором фототок прекращается (запирающее напряжение), равно U_зап.
Как изменятся модуль запирающего напряжения U_зап и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов E_ф уменьшится?
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.

[Александр Сакович]

Решение. По условию уменьшается энергия падающих фотонов E_ф.
1) Энергия фотона E_ф, работа выхода A и максимальная кинетическая энергия E_{k max} фотоэлектронов связаны соотношением
\[ E_{\text{ф}} = A + E_{k\,\max }, \]
где E_{k max} = e·U_зап, e — элементарный заряд, постоянная величина. Тогда
\[ E_{\text{ф}} = A + e \cdot U_{\text{зап}},\ \ U_{\text{зап}} = \frac{E_{\text{ф}} - A}{e}.\;\;\;(1) \]
Так как металл поверхности не меняется, то работа выхода A так же меняться не будет (работа выхода зависит от металла, из которого сделана поверхность). По условию энергия падающих фотонов E_ф уменьшается, поэтому из уравнения (1) следует, что запирающее напряжение U_зап так же будет уменьшаться.
Это соответствует изменению № 2.

2) Длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, зависит только от работы выхода A поверхности. Так как металл поверхности не меняется, то работа выхода A и длина волны λ_кр так же меняться не будут.
Это соответствует изменению № 3.
Ответ: 23