Номер 2, страница 160 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Сформулируйте законы Столетова для фотоэффекта.

2. Сформулируйте законы Столетова для фотоэффекта.

Русский физик Александр Григорьевич Столетов в 1888–1890 годах экспериментально установил три основных закона внешнего фотоэффекта. Эти законы не могли быть объяснены классической волновой теорией света и легли в основу квантовых представлений.

Первый закон Столетова:

Сила фототока насыщения (максимальный ток, достигаемый в цепи) прямо пропорциональна интенсивности падающего на катод светового потока.

Пояснение: Интенсивность света определяет количество фотонов, падающих на поверхность в единицу времени. Каждый фотон, энергия которого достаточна, может выбить один электрон. Таким образом, чем больше фотонов, тем больше выбивается электронов, и, следовательно, тем больше сила тока. Математически: $I_{нас} \propto \Phi$, где $I_{нас}$ — сила тока насыщения, а $\Phi$ — интенсивность (мощность) светового излучения.

Второй закон Столетова:

Максимальная начальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности.

Пояснение: Этот закон следует непосредственно из уравнения Эйнштейна $E_{к, \text{max}} = h\nu - A_{вых}$. Кинетическая энергия вылетевшего электрона определяется только энергией поглощенного фотона ($h\nu$) и работой выхода ($A_{вых}$). Увеличение интенсивности света приводит к увеличению числа фотоэлектронов, но не их максимальной энергии.

Третий закон Столетова:

Для каждого вещества существует минимальная частота света $\nu_{min}$, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен, какой бы большой ни была интенсивность света.

Пояснение: Фотоэффект наблюдается только в том случае, если энергия одного фотона $h\nu$ достаточна для совершения работы выхода $A_{вых}$. Если $h\nu < A_{вых}$, то энергии фотона не хватит, чтобы вырвать электрон из вещества. Красная граница определяется условием $h\nu_{min} = A_{вых}$.

Также к важным особенностям фотоэффекта, установленным экспериментально, относят его безынерционность: фотоэлектроны начинают испускаться практически мгновенно (с задержкой менее $10^{-9}$ с) после начала освещения катода, что также не объяснялось волновой теорией.

Ответ:
1. Сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности падающего света.
2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
3. Для каждого вещества существует минимальная частота света (красная граница), ниже которой фотоэффект не возникает.