如何求光电效应的截止电压？

Question

如题所述

Answer 1

已知：入射光波长 λ = 300纳米 = 3 × 10^(-7) 米，金属的逸出功 W0 = 4 × 10^(-19) 焦耳，普朗克常数 h = 6.63 × 10^(-34) 焦耳·秒，光速 c = 3 × 10^8 m/s，电子电荷 e = 1.6 × 10^(-19) 库仑。
求：截止电压 U0，截止频率 v0。
解：根据光电效应方程：
\[ \frac{hc}{\lambda} = W0 + E_k \]
其中 E_k 是光电子的最大动能。W0 是金属的逸出功。
将已知数值代入上述方程：
\[ \frac{6.63 × 10^(-34) \times 3 × 10^8}{3 × 10^(-7)} = 4 × 10^(-19) + W0 \]
解得 W0：
\[ W0 = 2.63 × 10^(-19) \text{ 焦耳} \]
当加反向电压 U0 时，光电流达到截止值，有：
\[ W0 = eU0 \]
代入电子电荷 e 和计算出的 W0：
\[ U0 = \frac{W0}{e} = \frac{2.63 × 10^(-19)}{1.6 × 10^(-19)} \approx 1.64375 \text{ 伏特} \]
截止频率 v0 由逸出功 W0 决定：
\[ v0 = \frac{W0}{h} = \frac{2.63 × 10^(-19)}{6.63 × 10^(-34)} \approx 4.00 × 10^14 \text{ 赫兹} \]