Wiązka promieni słonecznych pada prostopadle na odbijającą powierzchnię płyty DVD o odległości międz.... Question from @KamilosXD

November 2018 1 17 Report

Wiązka promieni słonecznych pada prostopadle na odbijającą powierzchnię płyty DVD o
odległości między rowkami zapisu d = 740 nm. Po odbiciu wydzielamy wiązkę promieniowania
ultrafioletowego poprzez wybranie przesłonami kąta odbicia od płyty  = 30° (liczonego do
normalnej). Wiązka ta pada na katodę fotokomórki o pracy wyjścia W =2,5 eV, wybijając z niej
fotoelektrony. Jakie napięcie hamowania będzie potrzebne do zatrzymania najszybszych
wybitych fotoelektronów? Zakładamy, że w wiązce odbitej dominuje światło z pierwszego rzędu
odbicia dyfrakcyjnego.

Do pomocy podrzucę wam kilka wzorów :

sinα = nλ/d

Ek=hf-W

Wh=eUn

Zgłoś nadużycie! Zaczynamy...

od końca. ;)

Szukasz napięcia hamowania, które wyrażasz wzorem dla tego zadania jako...

$U_{ham}=\frac{W_{ham}}{e}$

gdzie
$W_{ham}$ to praca wykonana przy hamowaniu, inaczej energia potrzebna do wyhamowania elektronów;
e - ładunek elementarny (WARTOŚĆ DO ODCZYTANIA Z TABLIC STAŁYCH).

Teraz trzeba znaleźć $W_{ham}$ . Będzie równa co do wartości bezwzględnej maksymalnej energii kinetycznej elektronów uwolnionych z elektrody w zjawisku fotoelektrycznym (jest to nadwyżka energii jaką przekazuje foton ponad pracę wyjścia ładunku ze struktury płytki). Żeby hamowanie było efektywne $W_{ham}$ musi mieć co najmniej taką wartość jak $E_{k_{elektronu}}$ .

$W_{ham} = - E_{k_{elektronu}}$

$E_{k_{elektronu}}$ musi być maksymalne żeby wyhamować wszystkie el 'latające' pomiędzy elektrodami.
'-' wziął się stąd, że zabieramy energię, a nie ją dostarczamy.

Teraz trzeba znaleźć $E_{k_{elektronu}}$ Korzystamy ze wzoru na bilans energetyczny fotonu w zjawisku fotoelektrycznym.

$E_f = W_{wyjscia} + E_{k_{elektronu}}$

po przekształceniu na $E_{k_{elektronu}}$ dostajesz

$E_k_{elektronu} = E_f - W_{wyjscia}$

gdzie E_f to energia fotonu (KTÓRĄ TRZEBA ZNALEŹĆ)
W_wyjscia masz dane w zadaniu.

Energię fotonu policzysz ze wzoru

$E_f = h * \nu$

lub

$E_f = h * \frac{c}{\lambda}$

gdzie

h - to stała Plancka,
c - szybkość światła w próżni (nota bene w szkle jest taka sama ja w próżni tylko ma dłuższą drogę do przebycia :P ),
$\nu$ - częstotliwość fotonu,
$\lambda$ - długość fotonu.

Teraz trzeba wyznaczyć $\lambda$ lub $\nu$ . Z danych w zadaniu lepiej od razu wyznaczyć $\lambda$ .

$\lambda$ otrzymasz z równania siatki dyfrakcyjnej

$sin( \alpha ) = n * \frac{\lambda}{d}$

po przekształceniu i założeniu n = 1 (pierwszy rząd widma) otrzymujesz równanie na

$\lambda = d * sin{\alpha}$ .

d - stała siatki (odległość między szczelinami lub otworami).

Teraz wystarczy wyliczać wartości po kolei zaczynając od $\lambda$ lub wyprowadzić równanie końcowe, ale tutaj już na pewno dasz radę.

Pamiętaj o jednostkach! Energię w eV. ;)

Powodzenia! :)

6 votes Thanks 6