Physic Labs

問題 3

波長 λ=400\lambda=400 nm の単色光を、仕事関数 W=2.00W=2.00 eV の金属表面に照射する。hc=1240hc=1240 eV nm、電子の電荷の大きさを ee とし、十分な強度で光電子はあらゆる方向に放出されるとする。(a) 光子エネルギーと光電子の最大運動エネルギーを計算せよ。(b) 光電子が集電極に到達しないようにする阻止電圧を求めよ。(c) 同じ金属で光電効果を起こす最長波長を計算せよ。(d) 光を λ=300\lambda=300 nm に変えたときの新しい最大運動エネルギーを求めよ。
eVs=Kmax⁡⇒Vs=1.10 eVe=1.10 VeV_s=K_{\max}\Rightarrow V_s=\frac{1.10\ \mathrm{eV}}{e}=1.10\ \mathrm V
problems.proof.analysis

電場が電子にする仕事 eVseV_s が Kmax⁡K_{\max} に等しくなる阻止電圧をかける。エネルギーが eV で表されるため、電圧は同じ数値のボルトとなる。

problems.proof.pitfall. 阻止電圧は光の強度ではなく周波数に依存する。到達する電子の数で VsV_s を変えてはいけない。