11 класс Примеры решения задач по теме «световые кванты. фотоэффект» § 73. Примеры решения задач по теме «световые кванты. фотоэффект»

ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 73.3: Примеры решения задач по теме «световые кванты. фотоэффект»

Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.

Сергей Мишин, методист по физике Шпаргача обновлено 8 сентября 2026

← 73.1 74.1 →

Условие

Отрицательно заряженная цинковая пластинка освещается монохроматическим светом с длиной волны 300 нм. Красная граница фотоэффекта для цинка λкр = 332 нм. Найти максимальный потенциал, который приобретет пластинка.

Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.

Пошаговое решение

План решения

Задача на фотоэффект. Цинковая пластинка заряжена отрицательно и освещается светом. Фотоэлектроны вылетают с поверхности, уменьшая заряд пластинки (или увеличивая её потенциал относительно бесконечности, если считать заземление). Однако в условии спрашивается «максимальный потенциал», который приобретёт пластинка. Обычно под этим понимают задерживающее напряжение U₃, при котором фототок прекращается, то есть максимальная кинетическая энергия электронов полностью расходуется на работу против электрического поля: eU₃=A_max.

Используем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

hν=A_вых +A_max

где A_вых — работа выхода электрона из цинка, A_max — максимальная кинетическая энергия вылетевших электронов.

Работа выхода связана с красной границей фотоэффекта λ_кр соотношением:

A_вых =hc/λ_кр

Энергия падающего фотона:

E=hν=hc/λ

Тогда максимальная кинетическая энергия:

A_max=hc/λ-hc/λ_кр =hc(1/λ-1/λ_кр )

Максимальный потенциал (задерживающее напряжение) U найдем из условия равенства работы сил электрического поля и кинетической энергии:

eU=A_max⇒U=hc/e(1/λ-1/λ_кр )

Вычисления

Дано:

λ=300 нм =300×10^-9 м
λ_кр =332 нм =332×10^-9 м
h=6,63×10^-34 Дж · с (постоянная Планка)
c=3×10⁸ м/с (скорость света)
e=1,6×10^-19 Кл (элементарный заряд)

Подставим значения в формулу:

U=6,63×10^-34×3×10⁸/1,6×10^-19(1/300×10^-9-1/332×10^-9)

Сначала вычислим константу перед скобками:

hc/e=19,89×10^-26/1,6×10^-19 В · м ≈12,43×10^-7 В · м =1243 В ·нм

Теперь разность обратных длин волн (в нм ^-1):

1/300-1/332=332-300/300×332=32/99600 нм^-1 ≈0,0003213 нм^-1

Находим потенциал:

U=1243 В ·нм ×0,0003213 нм^-1 ≈0,4 В

Давайте посчитаем точнее через метры, чтобы не ошибиться со степенями:

1/λ-1/λ_кр =1/3×10^-7-1/3,32×10^-7=10⁷×(1/3-1/3,32) 1/3≈0,3333,1/3,32≈0,3012 Δ=0,3333-0,3012=0,0321 1/λ-1/λ_кр =0,0321×10⁷=3,21×10⁵ м ^-1 U=6,63×10^-34×3×10⁸/1,6×10^-19×3,21×10⁵ U=1,243×10^-6×3,21×10⁵ В U=1,243×3,21×10^-1 В ≈3,99×0,1 В ≈0,4 В

Проверка и анализ ответа

Ключ в учебнике содержит значение 1,83×10^-4 м/с ². Это единица измерения ускорения, а не напряжения (потенциала). Очевидно, что в ключе допущена ошибка или перепутаны задачи. Физически ответ должен быть в Вольтах.

Наш расчет дает примерно 0,4 В. Проверим порядок величин. Энергия фотона с длиной волны 300 нм составляет около 4,1 эВ. Работа выхода цинка соответствует длине волны 332 нм, что составляет около 3,7 эВ. Разница энергий 4,1-3,7=0,4 эВ. Поскольку 1 эВ — это энергия, которую приобретает электрон, пройдя разность потенциалов 1 В, то задерживающее напряжение действительно равно 0,4 В.

Таким образом, правильный физический ответ — 0,4 В. Ключевое значение игнорируем как ошибочное по размерности и смыслу.

Ответ

0,4 В

В предоставленном ключе (1,83×10^-4 м/с²) указана размерность ускорения, что невозможно для величины «потенциал» (размерность Вольт). Также численное значение не соответствует задаче. Решение выполнено строго по законам физики (уравнение Эйнштейна для фотоэффекта), получен корректный ответ ~0,4 В.

Как решение?

Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.

Подробность

У вас другое условие?

Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.

Решить по фото

Частые вопросы

Это точный номер 73.3 из моего учебника?

Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.

Какой ответ в задании 73.3?

Краткий ответ: 0,4 В.

Как пользоваться этим разбором?

Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.

Какой учебник имеется в виду?

«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 73. Примеры решения задач по теме «световые кванты. фотоэффект».

Можно ли списать ответ без решения?

Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.