№1147 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

Рассмотрим вариант решения задания из учебника Рымкевич 10-11 класс, Дрофа: В установке, изображенной на рисунке 125, катод фотоэлемента может быть выполнен из различных материалов. На рисунке 126 представлены графики зависимости запирающего напряжения U3 от частоты v облучающего света для двух разных материалов катода. Обосновать линейность этой зависимости. Какой из материалов имеет большую работу выхода? Каков физический смысл точек А и В на графике?

Для фотоэффекта уравнение Эйнштейна имеет вид:

$$h\nu=A+eU_з$$

Отсюда

$$U_з=\frac{h}{e}\nu-\frac{A}{e}$$

Это уравнение прямой, значит зависимость запирающего напряжения от частоты света линейная.

Угловой коэффициент у обеих прямых одинаковый и равен $$\frac{h}{e}$$, а различие графиков связано со свободным членом $$-\frac{A}{e}$$. Чем больше работа выхода $$A$$, тем меньше запирающее напряжение при той же частоте, поэтому выше расположен график для материала с меньшей работой выхода, а ниже — для материала с большей работой выхода. Следовательно, больший $$A$$ имеет второй материал.

Физический смысл точек:

• А — точка пересечения графика с осью частот; здесь $$U_з=0$$, то есть частота равна красной границе фотоэффекта $$\nu_0$$. В этой точке $$h\nu_0=A$$.
• В — точка пересечения графика с осью напряжений; здесь $$\nu=0$$, и формально $$U_з=-\frac{A}{e}$$. Это показывает, что по продолжению прямой свободный член равен $$-\frac{A}{e}$$.

Ответ: зависимость линейна, так как $$U_з=\frac{h}{e}\nu-\frac{A}{e}$$; большую работу выхода имеет второй материал; точка А соответствует красной границе фотоэффекта, точка В — пересечению графика с осью напряжений, где $$U_з=-\frac{A}{e}$$.