Задание 4DE913: Квантовая физика

Модель: внешний однофотонный фотоэффект в лабораторной системе отсчёта, катод и остальные элементы установки остаются прежними. Мощность P именно поглощённого света постоянна. Квантовый выход η — отношение числа выбитых электронов к числу поглощённых фотонов — по условию не зависит от частоты. Обозначим напряжение анода относительно катода U; запирание происходит при отрицательном U.
1. При замене жёлтого света на зелёный частота возрастает: ν₂ > ν₁. Энергия каждого фотона hν становится больше. Уравнение Эйнштейна для максимальной энергии фотоэлектрона:
K = hν − A.
Работа выхода A не меняется, поэтому K₂ > K₁. Задерживающее поле должно отобрать эту энергию: e|U_з| = K. Следовательно |U_з| возрастает, а точка прекращения тока на отрицательной полуоси U перемещается влево.
2. Число поглощённых фотонов в секунду n_ф определяется мощностью:
P = n_ф · hν, n_ф = Phν.
При постоянной P оно уменьшается. Число выбитых электронов в секунду ṅₑ = ηn_ф. В режиме насыщения все эти электроны достигают анода:
I_нас = eṅₑ = eηPhν.
3. Подстановка заданного соотношения частот без чисел:
I_нас,2I_нас,1 = ν₁ν₂ < 1.
Поэтому горизонтальный участок насыщения опускается.
4. Проверка. Меньший ток не противоречит большей энергии электронов: при той же мощности более энергичных фотонов приходит меньше. Сила на электрон в запирающем поле направлена против движения, поскольку анод отрицателен. Данных достаточно для положения порога и уровня насыщения, но недостаточно для точной формы промежуточной части кривой I(U): нельзя утверждать, что вся кривая просто переносится или что ток уменьшается при каждом U.

Ответ: ток насыщения уменьшится; модуль запирающего напряжения увеличится.