Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 3894
2017-07-12 
Определите силу тока насыщения для фотоэлемента с цезиевым катодом. Поток световой энергии, падающей на фотоэлемент $P = 1,0 мВт$. Задерживающее напряжение для этого излучения $U_{з} = 0,07 В$, красная граница фотоэффекта для цезия $\lambda_{кр} = 650 нм$. Считать, что каждый падающий на катод фотон вызывает появление фотоэлектрона.
Решение:
Обозначим $\Delta N$ — число фотонов, поглощенных фотокатодом за промежуток времени $\Delta t$. Так как каждый фотон вызывает появление одного электрона, то $\Delta N$ одновременно дает число электронов, вылетающих с фотокатода. Максимально возможное значение силы тока, называемое током насыщения $I_{нас}$, будут в том случае, если все фотоэлектроны соберутся на аноде фотодиода, т.е. $I_{нас} = \frac{ \Delta q}{ \Delta t} = e \frac{ \Delta N}{ \Delta t}, \Delta q = e \Delta N$ - полный заряд, собираемый на аноде.
Мощность поглощаемого катодом светового излучения $P$ зависит от числа поглощенных фотонов $\Delta N$, как
$P = h \nu \frac{ \Delta N}{ \Delta t}$,
где $h \nu$ — энергия одного фотона, a $\Delta N \cdot h \nu$ — энергия излучения, поглощаемого за время $\Delta t$. Отсюда $I_{нас} = \frac{eP}{h \nu}$.
Энергию поглощаемых фотонов выразим из уравнения Эйнштейна, в котором максимальную кинетическую энергию электрона выразим через запирающее напряжение $U_{з}$:
$E_{max} = \frac{mv_{max}^{2}}{2} = eU_{з}$.
Тогда
$h \nu = \frac{hc}{ \lambda_{кр}} + eU_{з}$
и
$I_{нас} = \frac{Pe \lambda_{кр}}{hc + eU_{з} \lambda_{кр}} \approx 5,1 \cdot 10^{-4} А$.
Определите силу тока насыщения для фотоэлемента с цезиевым катодом. Поток световой энергии, падающей на фотоэлемент $P = 1,0 мВт$. Задерживающее напряжение для этого излучения $U_{з} = 0,07 В$, красная граница фотоэффекта для цезия $\lambda_{кр} = 650 нм$. Считать, что каждый падающий на катод фотон вызывает появление фотоэлектрона.
Решение:
Обозначим $\Delta N$ — число фотонов, поглощенных фотокатодом за промежуток времени $\Delta t$. Так как каждый фотон вызывает появление одного электрона, то $\Delta N$ одновременно дает число электронов, вылетающих с фотокатода. Максимально возможное значение силы тока, называемое током насыщения $I_{нас}$, будут в том случае, если все фотоэлектроны соберутся на аноде фотодиода, т.е. $I_{нас} = \frac{ \Delta q}{ \Delta t} = e \frac{ \Delta N}{ \Delta t}, \Delta q = e \Delta N$ - полный заряд, собираемый на аноде.
Мощность поглощаемого катодом светового излучения $P$ зависит от числа поглощенных фотонов $\Delta N$, как
$P = h \nu \frac{ \Delta N}{ \Delta t}$,
где $h \nu$ — энергия одного фотона, a $\Delta N \cdot h \nu$ — энергия излучения, поглощаемого за время $\Delta t$. Отсюда $I_{нас} = \frac{eP}{h \nu}$.
Энергию поглощаемых фотонов выразим из уравнения Эйнштейна, в котором максимальную кинетическую энергию электрона выразим через запирающее напряжение $U_{з}$:
$E_{max} = \frac{mv_{max}^{2}}{2} = eU_{з}$.
Тогда
$h \nu = \frac{hc}{ \lambda_{кр}} + eU_{з}$
и
$I_{нас} = \frac{Pe \lambda_{кр}}{hc + eU_{з} \lambda_{кр}} \approx 5,1 \cdot 10^{-4} А$.
