Определите значение тока насыщения для фотоэлемента с цезиевым катодом. Фотоэлемент освещается излучением мощностью

		Физика
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16485
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Определите значение тока насыщения для фотоэлемента с цезиевым катодом. Фотоэлемент освещается излучением мощностью  P = 1 мВт. Задерживающая разность потенциалов для данного излучения равно U=0.07 Вт. Красная граница фотоэффекта для цезия λ0= 0.65 мкм

Решение

Дано:  Анализ: Фотоэлементом называется устройство, в котором ток возникает только под действием света. Вакуумный фотоэлемент представляет собой вакуумную лампу с впаянными в нее электродами, к которым приложено некоторое напряжение. Естественно в обычных условиях ток в такой цепи не течет, поскольку в вакууме нет свободных носителей заряда. Если же отрицательно заряженный электрод (катод) осветить, то из-за фотоэффекта в промежутке между катодом и анодом появятся электроны. Благодаря существованию электрического поля в области между катодом и анодом электроны будут направляться к аноду и в цепи возникнет электрический ток. Однако часть фотоэлектронов будут попадать на стенки лампы и вклад в ток в цепи не давать. При увеличении напряжения на лампе все большая часть фотоэлектронов будет попадать на анод, и ток будет возрастать. Однако при некотором значении напряжения все фотоэлектроны попадут на анод. Тогда дальнейшее увеличение напряжения не приведет к увеличению тока — возникнет ток насыщения. Найдем величину этого тока.  Решение: Пусть  число фотонов, поглощенных фотокатодом за промежуток времени. Так как каждый фотон по условию вызывает появление одного электрона, то  одновременно дает число электронов, вылетающих с фотокатода. Как было указано вышке максимально возможное значение силы тока (ток насыщения нас Iнас, будет достигаться в том случае, когда все фотоэлектроны попадут на анод, т.е. где  полный заряд, фотоэлектронов. Мощность поглощаемого катодом светового излучения P — это энергия фотонов, попадающая на катод в единицу времени где hν — энергия одного фотона. Отсюда Осталось найти энергию фотонов. Используем для этого уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, в котором кинетическую энергию фотоэлектронов выразим через задерживающее напряжение: Тогда и  Ответ: