Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 3893
2017-07-12 
Определите максимальное число электронов, которые можно удалить с поверхности уединенного цинкового шара с электроемкостью $C = 20 пФ$, если его облучать светом с длиной волны $\lambda = 324 нм$. Работа выхода для цинка $A_{вых} = 3,0 \cdot 10^{-19} Дж$.
Решение:
При облучении светом шара в результате фотоэффекта с его поверхности удаляются электроны, а сам шар приобретает положительный заряд. Электрическое поле, создаваемое зарядом шара, препятствует удалению электронов (на бесконечно большое расстояние от шара) и при достижении некоторого максимального положительного заряда $q_{max} = eN$ ($N$ — число удаленных электронов) все вырываемые светом с поверхности шара электроны будут возвращаться на шар. В соответствии с законом сохранения энергии предельная кинетическая энергия электронов $E_{k}^{max}$, при которой это будет происходить, равна работе $A$, которую необходимо совершить электрону против сил электрического поля для удаления на бесконечно большое расстояние от шара, т.е.
$E_{k}^{max} = A = eU_{з} = e \phi$.
Здесь $U_{з} = \phi = \frac{q_{max}}{C} = \frac{eN}{C}$ - задерживающее напряжение, равное потенциалу на поверхности шара (так как шар уединенный, то потенциал бесконечно удаленных от шара точек принимаем равным нулю).
Используя уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
$\frac{hc}{ \lambda} = A_{вых} + E_{k}^{max}$,
находим
$N = C \frac{hc - A_{вых} \lambda}{ \lambda e^{2}} = 2,4 \cdot 10^{8}$ электронов.
Определите максимальное число электронов, которые можно удалить с поверхности уединенного цинкового шара с электроемкостью $C = 20 пФ$, если его облучать светом с длиной волны $\lambda = 324 нм$. Работа выхода для цинка $A_{вых} = 3,0 \cdot 10^{-19} Дж$.
Решение:
При облучении светом шара в результате фотоэффекта с его поверхности удаляются электроны, а сам шар приобретает положительный заряд. Электрическое поле, создаваемое зарядом шара, препятствует удалению электронов (на бесконечно большое расстояние от шара) и при достижении некоторого максимального положительного заряда $q_{max} = eN$ ($N$ — число удаленных электронов) все вырываемые светом с поверхности шара электроны будут возвращаться на шар. В соответствии с законом сохранения энергии предельная кинетическая энергия электронов $E_{k}^{max}$, при которой это будет происходить, равна работе $A$, которую необходимо совершить электрону против сил электрического поля для удаления на бесконечно большое расстояние от шара, т.е.
$E_{k}^{max} = A = eU_{з} = e \phi$.
Здесь $U_{з} = \phi = \frac{q_{max}}{C} = \frac{eN}{C}$ - задерживающее напряжение, равное потенциалу на поверхности шара (так как шар уединенный, то потенциал бесконечно удаленных от шара точек принимаем равным нулю).
Используя уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
$\frac{hc}{ \lambda} = A_{вых} + E_{k}^{max}$,
находим
$N = C \frac{hc - A_{вых} \lambda}{ \lambda e^{2}} = 2,4 \cdot 10^{8}$ электронов.
