Установите соответствие между графиками, представленными на рисунках, и законами (зависимостями), которые они могут выражать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Законы:
-
зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света
-
зависимость энергии фотона от частоты света
-
зависимость силы фототока от напряжения между электродами при неизменной освещённости
-
закон радиоактивного распада
Решение:
График А — экспоненциальный спад, это закон радиоактивного распада
График Б — кривая с «насыщением» тока при увеличении напряжения, это зависимость силы фототока от напряжения. Заметим, что электроны покидают катод с разными скоростями и в различных направлениях. Самую высокую скорость, которую могут иметь фотоэлектроны в эксперименте, обозначим через .
Если напряжение приложено отрицательное и его модуль достаточно велик, фототок не возникает. Это объясняется просто: электрическое поле, направленное от катода к аноду (катод положителен, анод отрицателен), тормозит электроны настолько сильно, что даже с запасом кинетической энергии они не способны достичь анода. Их энергии оказывается недостаточно — электроны теряют скорость, разворачиваются и возвращаются к катоду. В этом случае максимальная кинетическая энергия электронов оказывается меньше модуля работы электрического поля при переносе электрона между электродами.
Когда напряжение увеличивается (делается менее отрицательным или становится положительным), фототок возрастает: до анода долетает всё больше электронов, включая те, что стартовали под большими углами к оси лампы. Важно отметить, что фототок появляется даже при нулевом напряжении между катодом и анодом.
Наконец, при достаточно большом положительном напряжении ток в цепи достигает некоторого максимального значения , называемого током насыщения. После этого дальнейшее увеличение напряжения не приводит к росту фототока.