PDF-версии: 
Излучение аргонового лазера с длиной волны λ = 500 нм сфокусировано на фотокатоде в пятно диаметром d = 0,1 мм. Работа выхода фотокатода A = 2 эВ. На анод, расположенный на расстоянии l = 30 мм от катода, подано ускоряющее напряжение U = 4 кВ. Найти диаметр пятна на аноде, на которое попадают фотоэлектроны.
Решение. 1. Из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта
найдем скорость вылетающих с фотокатода электронов:
2. Фотоэлектроны попадают в электрическое поле, напряженность которого равна 
Это электрическое поле действует на фотоэлектроны с силой, направленной противоположно направлению вектору напряженности, и равной 
Рассмотрим движение электронов в электрическом поле по горизонтальной и вертикальной осям.
По горизонтальной оси движение равноускоренное с ускорением 
по вертикальной оси проекция силы равна нулю, поэтому движение электронов равномерное.
В таком случае уравнения движения электронов по выбранным осям имеют вид:
Начальная координата 
так как электроны вылетают из крайних точек фотокатода. Диаметр пятна на аноде будет иметь максимальное значение в том случае, если начальная скорость электронов будет направлена вертикально. Поэтому в уравнении 
3. При попадании фотоэлектронов на анод координаты крайней точки будут равны 
Тогда уравнения будут иметь вид:
4. Объединяем все полученные формулы и выражаем диаметр пятна на аноде:
Работа выхода равна 
Подставляем значения величин и получаем:
Ответ: 1,4 мм.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 2 |
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 1 |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | 0 |
| Максимальный балл | 2 |