高校物理
5分で解ける!光電管に関する問題
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この動画の問題と解説
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解説
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練習の解説授業
グラフから読み取れる2つの重要ポイント
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光電管の問題を解くときは、 グラフから読める2つの重要ポイント をあらかじめ求めておきましょう。まず 光電流の最大値I0 から 1[s]間に飛び出す電子の数n が式で表せます。
I0=en
でした。
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さらに、電流が0になる電圧が−V0であることから、 運動エネルギーの最大値Kmax もわかります。電子の力学的エネルギー保存に注目して、
Kmax=eV0
です。
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問題では、光電子の速さの最大値vmaxが問われていますね。
Kmax=(1/2)mvmax2=eV0
をvmaxについて解けばよいですね。
(1)の答え
![高校物理 原子4 練習 (1) 解答](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_phy/5_1_4_3/k_sci_phy_5_1_4_3_image04.png)
光の強さが半分になると変化するものは?
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振動数が一定 であれば、 運動エネルギーの最大値は変わらない ですね。運動エネルギーの最大値によって-V0の値が決まるので、グラフの -V0の位置 は変わりません。
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光の強さを半分 にするということは、 光子数を半分にする 、つまり 電極bから飛び出る光電子の数が半分になる ということです。I0=enから 光電子の数と電流は比例関係にある ため、I0が半分になるグラフが正解ですね。
(2)の答え
![高校物理 原子4 練習 (2) 解答](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_phy/5_1_4_3/k_sci_phy_5_1_4_3_image07.png)
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光電管に光を当てたときの電流Iと電圧Vの関係をグラフに表した問題です。