Номер 2, страница 190 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. В чем заключаются законы Столетова?

Законы Столетова — это три эмпирических закона, описывающие явление внешнего фотоэффекта, которые были установлены русским физиком А. Г. Столетовым в 1888-1890 годах. Эти законы сыграли ключевую роль в развитии квантовой физики, так как не могли быть объяснены с точки зрения классической волновой теории света.

Первый закон Столетова

При неизменном спектральном составе света, падающего на катод, сила фототока насыщения прямо пропорциональна его интенсивности (световому потоку). Это означает, что количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Математически это выражается как $I_{нас} \propto \Phi$, где $I_{нас}$ — сила фототока насыщения, а $\Phi$ — интенсивность (или световой поток).

Ответ: Сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности падающего света.

Второй закон Столетова

Максимальная начальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты падающего света и не зависит от его интенсивности. Энергия вылетающих электронов определяется только частотой («цветом») света, но не его «яркостью». Этот закон был полностью объяснен Альбертом Эйнштейном в 1905 году с помощью уравнения для фотоэффекта: $E_{к, max} = h\nu - A_{вых}$, где $E_{к, max}$ — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона, $\text{h}$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота падающего света, а $A_{вых}$ — работа выхода, то есть минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества.

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

Третий закон Столетова

Для каждого вещества существует минимальная пороговая частота света $\nu_{min}$ (или соответствующая ей максимальная длина волны $\lambda_{max}$), называемая «красной границей» фотоэффекта. Если частота падающего света меньше этой пороговой частоты ($\nu < \nu_{min}$), то фотоэффект не происходит, независимо от интенсивности света. Это объясняется тем, что энергия одного кванта света (фотона) $E = h\nu$ должна быть достаточной, чтобы совершить работу выхода $A_{вых}$. Таким образом, условие фотоэффекта — $h\nu \geq A_{вых}$, откуда и следует существование красной границы $\nu_{min} = A_{вых}/h$.

Ответ: Для каждого вещества существует минимальная частота света («красная граница»), ниже которой фотоэффект невозможен.