НОФ 2012, III кръг (национален), 10–12 клас, първи ден — Задача 4. Вакуумен фотодиод.

Олимпиада по физика 2012, Национален кръг, Хасково — тема за 10.–12. клас, първи етап · 21 април 2012 г. · 15 т.

Условие

Вакуумният фотодиод представлява вакуумиран кварцов балон, на който от вътрешната страна е изпарен тънък слой метал, който през балона може да се осветява със светлина. Този електрод се нарича катод. Другият електрод не може да се осветява. Между тези два електрода се подава напрежение и се измерва токът през фотодиода. При облъчване на фотодиода с монохроматична светлина с дължина на вълната λ=488,0 nm\lambda = 488{,}0\ \mathrm{nm} и мощност P=1,000 mWP = 1{,}000\ \mathrm{mW} се наблюдава следната зависимост на тока през фотодиода от електродвижещото напрежение на източника:

График на тока (µA) спрямо напрежението (V) от −5 до 20 V: кривата тръгва от нула при −0,407 V и се насища при 39,2 µA.
Волт-амперна характеристика на фотодиода: ток на насищане 39,2 μA39{,}2\ \mathrm{\mu A} и спирачно напрежение −0,407 V-0{,}407\ \mathrm{V}.
МеталAA, eV
Ba2,52
Na2,36
K2,29
Rb2,26
Cs2,14

константа на Планк: h=6,63.10−34 J.sh = 6{,}63.10^{-34}\ \mathrm{J.s}

електричен заряд на електрона: e=1,60.10−19 Ce = 1{,}60.10^{-19}\ \mathrm{C}

скорост на светлината: c=3,00.108 m/sc = 3{,}00.10^{8}\ \mathrm{m/s}

а) Изчислете отделителната работа AA (в eV) на метала, от който е направен фотокатода? Кой от изброените в таблицата метали е използван? [5 т.]

б) Изчислете в какъв интервал е дължината на вълната на видима светлина, с която като осветяваме фотокатода, през него може да тече ток? [5 т.]

в) Квантов добив η\eta наричаме отношението на избитите от фотокатода електрони и падналите върху него фотони. Колко процента е квантовия добив η\eta на този фотокатод? [5 т.]

Отговори

Решение


Оригинал в Архива: NOF3_2012_10-12problemsD1.pdf · официални решения: NOF3_2012_10-12solutionsD1.pdf