Определить, на каком из графиков правильно изображена зависимость запирающего потенциала от частоты падающего света для некоторого металла

Предмет: Физика
Раздел: Квантовая физика, фотоэффект

Задание:
Нужно определить, на каком из графиков (рис. 7) правильно изображена зависимость запирающего (задерживающего) потенциала U_з от частоты падающего света \nu для некоторого металла.

Теория:

Фотоэффект — это явление испускания электронов с поверхности металла под действием падающего света.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: E_k = h\nu - A_{вых}

Где:

• E_k — кинетическая энергия фотоэлектрона
• h — постоянная Планка
• \nu — частота падающего света
• A_{вых} — работа выхода (энергия, необходимая, чтобы электрон покинул металл)

Запирающий потенциал U_з — это минимальный тормозящий потенциал, при котором фотоэлектроны едва не достигают анода, то есть: eU_з = E_k = h\nu - A_{вых}

Отсюда: U_з = \frac{h}{e} \nu - \frac{A_{вых}}{e}

Это линейная зависимость U_з от \nu с положительным наклоном (коэффициент \frac{h}{e}) и отрицательным смещением по оси U_з (если \nu меньше пороговой частоты, фотоэффект не происходит и U_з = 0).

Анализ графиков:

1. График 1 — линейная зависимость с положительным наклоном, начинается от нуля — возможно верный.
2. График 2 — линейная зависимость, но начинается не с нуля, а с некоторой частоты — это соответствует теории: фотоэффект начинается только после пороговой частоты.
3. График 3 — кривая, нелинейная зависимость — неверно, уравнение линейное.
4. График 4 — постоянное значение U_з при любой \nu — неверно.
5. График 5 — линейная зависимость с отрицательным наклоном — неверно, должно быть положительное.

Правильный ответ:

График 2 — соответствует уравнению Эйнштейна для фотоэффекта: линейная зависимость с положительным наклоном, начинается с некоторой пороговой частоты \nu_0, при которой U_з = 0.

✅ Ответ: график 2.