Задание №21 — Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
В классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась, заняв положение, указанное на рисунке, и не меняла его. Через некоторое время к шару на расстояние нескольких сантиметров поднесли горящую свечу, при этом стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Спектр излучения свечи (зависимость интенсивности излучения I от длины волны) показан на рисунке. Объясните разрядку электрометра, примите во внимание приведённые спектры и то, что для цинка «красная граница» фотоэффекта λкр = 290 нм.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение:
1) В результате трения о сукно эбонитовая палочка приобретает отрицательный заряд. При контакте с цинковым шаром этот заряд передаётся электрометру.
2) Использование ламп накаливания для освещения не приводит к изменению положения стрелки прибора, что свидетельствует об отсутствии разрядки. Анализ представленной диаграммы показывает, что пик интенсивности излучения такой лампы соответствует длинам волн более 500 нм. Поскольку красная граница фотоэффекта для цинка равна 290 нм, энергия квантов света ламп накаливания недостаточна для вырывания электронов. Следовательно, фотоэффект не происходит и заряд сохраняется.
3) Свет свечи также не вызывает фотоэффект, так как основная часть её излучения сосредоточена в области длин волн свыше 600 нм, что значительно превышает пороговое значение красной границы.
4) Нагрев воздуха вблизи пламени приводит к его термической ионизации, в результате чего образуются носители заряда: свободные электроны, а также ионы обоих знаков. Под влиянием кулоновского взаимодействия положительно заряженные ионы устремляются к отрицательно заряженному шару и нейтрализуют его избыточный заряд, что и вызывает разрядку электрометра.
Источник: ФИПИ