На поверхность металла падает поток излучения с длиной волны λ=600 мкм и мощностью P=5 мкВт. Какова будет сила фототока насыщения, если 5% всех падающих фотонов выбивают из металла электроны?

Физика 9 класс Фотоэффект физика 9 класс фототок насыщения длина волны 600 мкм мощность 5 мкВт электроны из металла падающие фотоны расчет фототока Новый

Для решения задачи нам нужно сначала определить, сколько фотонов падает на поверхность металла в секунду, а затем вычислить силу фототока насыщения.

Шаг 1: Найдем количество падающих фотонов в секунду.

Для этого воспользуемся формулой:

n = P / (h * c / λ),

где:

• n - количество фотонов в секунду,
• P - мощность излучения (в ваттах),
• h - постоянная Планка (примерно 6.626 × 10^-34 Дж·с),
• c - скорость света (примерно 3 × 10^8 м/с),
• λ - длина волны (в метрах).

Сначала преобразуем длину волны из микрометров в метры:

λ = 600 мкм = 600 × 10^-6 м = 6 × 10^-4 м.

Теперь подставим все известные значения в формулу:

n = 5 × 10^-6 W / (6.626 × 10^-34 Дж·с * 3 × 10^8 м/с / 6 × 10^-4 м).

Сначала вычислим h * c / λ:

h * c = 6.626 × 10^-34 * 3 × 10^8 = 1.9878 × 10^-25 Дж·м.

Теперь делим на λ:

1.9878 × 10^-25 / 6 × 10^-4 = 3.313 × 10^-22 Дж.

Теперь подставим это значение в формулу для n:

n = 5 × 10^-6 W / 3.313 × 10^-22 J = 1.51 × 10^16 фотонов/с.

Шаг 2: Найдем количество выбитых электронов.

Поскольку 5% всех падающих фотонов выбивают электроны, то количество выбитых электронов в секунду будет:

n_e = 0.05 * n = 0.05 * 1.51 × 10^16 = 7.55 × 10^14 электронов/с.

Шаг 3: Найдем силу фототока насыщения.

Сила фототока I может быть найдена по формуле:

I = n_e * e,

где:

• e - заряд электрона (примерно 1.6 × 10^-19 Кл).

Теперь подставим известные значения:

I = 7.55 × 10^14 * 1.6 × 10^-19 = 1.208 × 10^-4 А.

Ответ: Сила фототока насыщения составляет примерно 0.1208 мА (миллиампер).