Как найти фототок насыщения
Перейти к содержимому

Как найти фототок насыщения

  • автор:

Фотоэффект

Фотоэффект — это явление, при котором из металлической пластины, облучаемой свет с определённой энергией, вылетают электроны.

Физика этого процесса оказалось достаточно простой. В металле всегда находятся свободные электроны, которые могут свободно перемещаться внутри металла. Когда на металл падает фотон с энергией \(E = \text\) , эта энергия тратится на то, чтобы достать электрон из глубины металла, и чтобы передать ему некоторую кинетическую энергию. Энергия, которая тратится на то, чтобы достать электрон из металла, называется работой выхода.

Работа выхода — это характеристика поверхности материала. Она не зависит от света, от его частоты или интенсивности.

Из закона сохранения энергия следует очень важной формулой, называемой формулой Эйнштейна для фотоэффекта. Эта формула имеет вид: \(\text = A + E\) , где: h — постоянная Планка, равная \(6,6 \bullet 10^\) [Дж·с] v — частота света [Гц] А — работа выхода [Дж] Е — кинетическая энергия [Дж] Как было сказано в начале, только фотоны с определённой энергией могут выбить электрон из металла. Дело в том, что сначала энергия тратится на совершение работы (на доставание электрона из металла) и только потом на его разгон (кинетическую энергию). Поэтому, существует какое-то предельное значение частоты света, при которой происходит фотоэффект. Это то значение частоты, при которой энергии фотона хватает только на то, чтобы вытащить электрон из металла (совершить работу выхода), при этом на кинетическую энергию энергии фотона уже не хватает.

Частота, при которой фотоэффект прекращается, называется красной границей фотоэффекта: \(hv_ красная \\ граница \\ \end> = А\) , где: h — постоянная Планка, равная \(6,6 \bullet 10^\) [Дж·с] \(v_ красная \\ граница \\ \end>\) — частота света [Гц] А — работа выхода [Дж]

Важно заметить, что может наступить ситуация, когда фотон не выбил электрон (если его частота меньше либо равна частоте красной границы). Но не может наступить ситуации, когда фотон выбивает 2 и более электронов. Даже самые энергичные фотоны могут выбивать только 1 электрон. Поэтому справедливо заметить, что Nфотонов ≥ Nэлектронов График зависимости кинетической энергии вылетающих электронов от частоты падающих фотонов

Запирающее напряжение ― это напряжение, не позволяющее электронам покинуть фотокатод.

Если напряжение в цепи больше или равно запирающему напряжению, то электроны не могут достигнуть анода: даже если они покидают ненадолго фотокатод, сила электрического поля возвращает их в металл ― и фототока в цепи нет.

Запирающее напряжение определяется выражением \(eU_ <зап>= Е_\) , где e ― заряд электрона равный \(1,6 \bullet 10^\) [Кл] \(U_<зап\ >\) ― запирающее напряжение [В] \(Е_\) ― кинетическая энергия фотоэлектрона [Дж]

Когда напряжение в цепи равно нулю \(U = 0\) , а фотокатод облучается светом достаточной энергии, чтоб создавать фотоэффект, ― в сети есть ток, его вызывают выбиваемые светом электроны. Когда напряжение в цепи равно запирающему напряжению \(U = U_<з>\) ― сила тока становится равной нулю, т. к. фототок прекращается.

Как видно из формулы, запирающее напряжение зависит только от кинетической энергии электронов, которая, в свою очередь, зависит от частоты света (но не интенсивности) и работы выхода.

Интенсивность светового потока — это количество фотонов, падающих на пластину в единицу времени.

  • Чем выше интенсивность, тем выше значение фототока насыщения.
  • Чем ниже интенсивность, тем ниже значение фототока насыщения.

Однако, если частота света меньше либо равна частоте красной границы, фотоэффекта не произойдет независимо от интенсивности светового потока.

При необходимости найти энергию всего светопотока, достигающего пластины за 1 с, достаточно умножить энергию одного фотона на их количество: \(\sum E = hv \bullet N_<фотонов>\) , где:

\(\sum E\) — энергия светопотока, достигшего пластину за 1 с [Дж]

h — постоянная Планка, равная 6,6 · 10 -34 [Дж · с]

\(N_\) — количество фотонов, достигающих пластину за 1 с

Как определить ток насыщения по графику?

Такой график недостаточен. На графике, у которого показана ветвь тока насыщения, должен быть участок, приближающийся к горизонтальному.

Макcим ЕгоровМыслитель (5269) 13 лет назад

Макcим ЕгоровМыслитель (5269) 13 лет назад

по такому прям никак не определить?-(

. . Высший разум (110868) Сама суть выражения «насыщение» говорит о том, что при дальнейшем увеличении напряжения не происходит увеличения силы тока. А здесь рост налицо! Вот когда будет горизонтальный участок, тогда да.

Остальные ответы

Похожие вопросы

Найти силу фототока насыщения

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Вот такая вот задача. Какие собственно были мысли:

— полезная работа, т.е. работа выхода электронов;
— полная работа;
На мой взгляд полная работа — мощность умноженная на время, т.е. ;
Работу полезную — работу выхода электронов рассчитаю по формуле ;
, это подставим в формулу ;
— вот, что выходит в итоге.
Вопрос: правильны ли мои рассуждения? Действия?

94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
Ответы с готовыми решениями:

Вычислить силу натяжения веревки,силу реакции пола и силу реакции выступа
Помогите пожалуйста решить задачу: Однородная балка массой m=60 кг и длиной l=4 м опирается о.

режим насыщения транзистора
камараден, снова выручайте. здесь, на форуме, я не нашел простого руководства по правильному загону.

Степень насыщения транзистора
Определить степень насыщения транзистора, если сопротивление насыщения R_n=20 килоОм \beta=50.

Посещаемость: существует ли «порог насыщения»
Приветствую! Давно задумался над вопросом: до каких пор можно пытаться найти новые методы для.

Комп_Оратор)

Эксперт по математике/физике

8950 / 4704 / 629
Регистрация: 04.12.2011
Сообщений: 14,001
Записей в блоге: 16

ЦитатаСообщение от Samir4eG Посмотреть сообщение

Вопрос: правильны ли мои рассуждения? Действия?

У меня иначе получилось. Фототок насыщения, это явление возникающее при исчерпывании ресурса свободных зарядов. То есть, имея фотоны с энергией выше красной границы, мы можем получать фотоэлектроны в количестве 1 к 1-му, повышая поток фотонов, до тех пор, пока электроны готовые выйти не исчерпаются. Дальнейшее повышение потока фотонов (мощности излучения), не приведёт к росту потока электронов (фототока). И это ключ к пониманию того, что подразумевают авторы под К.П.Д. Они хотят, чтобы мы догадались, что 95% фотонов тратится впустую и только 5% таки выбивают электроны. Остальное просто:

n — число фотонов за время t то есть поток фотонов и он численно равен потоку фотоэлектронов

умножая на заряд e обе части, в левой получим ток:

и переходя к заданным величинам:

проверьте всё внимательно.

Регистрация: 29.01.2013
Сообщений: 75

ЦитатаСообщение от IGPIGP Посмотреть сообщение

У меня иначе получилось. Фототок насыщения, это явление возникающее при исчерпывании ресурса свободных зарядов. То есть, имея фотоны с энергией выше красной границы, мы можем получать фотоэлектроны в количестве 1 к 1-му, повышая поток фотонов, до тех пор, пока электроны готовые выйти не исчерпаются. Дальнейшее повышение потока фотонов (мощности излучения), не приведёт к росту потока электронов (фототока). И это ключ к пониманию того, что подразумевают авторы под К.П.Д. Они хотят, чтобы мы догадались, что 95% фотонов тратится впустую и только 5% таки выбивают электроны. Остальное просто:

n — число фотонов за время t то есть поток фотонов и он численно равен потоку фотоэлектронов

умножая на заряд e обе части, в левой получим ток:

и переходя к заданным величинам:

проверьте всё внимательно.

спасибо, сейчас буду разбираться что к чему
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
Помогаю со студенческими работами здесь

Формула нахождения температуры насыщения
Имеем двухступенчатый компрессор. Необходимо рассчитать температуру насыщения хладагента на входе.

Найти силу
Магнитное поле создано кольцевым проводником радиусом 10 см. по которому течёт ток силой 20А. На.

Найти силу
На гладкий горизонтальный стол положена однородная палочка AC массой m и длины l. Постоянная сила.

Найти силу натяжения
На гладком цилиндре, ось которого горизонтальна, висит, находясь в равновесии, однородный канат.

Или воспользуйтесь поиском по форуму:

Как найти ток насыщения диода? (формула)

Это через концентрацию не основных носителей и температуру?
. так ищи «обратный ток».

Похожие вопросы

Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *