Задание 871B1A: Корпускулярно-волновой дуализм

Модель: цинковая пластина электрически соединена с электрометром. После контакта с отрицательно заряженной эбонитовой палочкой на них есть избыточные электроны. Система отсчёта связана с прибором. На освободившийся электрон отрицательно заряженная пластина действует отталкивающей электрической силой; тяжесть на масштабе фотоэффекта несущественна.
1. Для выхода электрона энергия одного фотона должна быть не меньше работы выхода:
hν ≥ A, A = hcλ₀.
Поскольку ν = cλ, условие фотоэффекта эквивалентно λ ≤ λ₀. Для вылета с положительной начальной энергией требуется строго λ < λ₀. По условию красная граница цинка λ₀ = 290 нм.
2. На исходном спектре лампы накаливания показано излучение с длинами волн больше 290 нм. Такие фотоны недостаточно энергичны для выхода электронов из цинка. Увеличение их количества само по себе не компенсирует недостаток энергии отдельного фотона в однофотонной модели.
3. В спектре аргоновой лампы присутствует излучение короче 290 нм. Оно вызывает фотоэффект: электроны покидают пластину и уносят отрицательный заряд. Избыточный отрицательный заряд электрометра уменьшается, прибор разряжается.
4. Проверка по энергии порога. Подстановка школьных постоянных даёт
A = 6,6·10⁻³⁴ Дж·с·3·10⁸ м·с⁻¹290·10⁻⁹ м ≈ 6,83·10⁻¹⁹ Дж ≈ 4,27 эВ.
Фотон с меньшей длиной волны обладает большей энергией и способен преодолеть этот порог. Определяющий признак графика — наличие коротковолновой части, а не только положение максимума спектра. Все три исходных рисунка сохранены в схеме.

Ответ: электрометр разрядится при освещении аргоновой лампой; лампа накаливания его не разрядит.