Робота виходу електронів із поверхні металевої пластини становить 2 еВ. Пластину освітлюють світлом із довжиною хвилі 414 нм.
Знайти:
1. максимальну кінетичну енергію електрона, який вилітає з пластини, (відповідь надайте в еВ)
2. максимальну швидкість, із якою електрони вилітають із поверхні металевої пластини, (відповідь надайте в Мм/с)
3. мінімальну частоту світлової хвилі, за якої починається фотоефект, (відповідь надайте в ТГц)
4. максимальну довжину світлової хвилі, за якої починається фотоефект, (відповідь надайте в нм)
5. затримуючу різницю потенціалів, за якої припиняється фотострум, (відповідь надайте в системних одиницях, відповідь округліть до цілих)
Ответы
Ответ:
Для вирішення задачі ми можемо скористатися формулою Ейнштейна для фотоефекту:
$E_k = h\nu - \Phi$,
де $E_k$ - кінетична енергія електрона, $h$ - стала Планка, $\nu$ - частота світла, $\Phi$ - робота виходу електронів.
Максимальна кінетична енергія електрона дорівнює різниці між енергією кванту світла та роботою виходу:
$E_k = h\nu - \Phi = (6.626 \cdot 10^{-34}\ J \cdot s) \cdot \dfrac{3 \cdot 10^8\ m/s}{414 \cdot 10^{-9}\ m} - 2\ eV \approx 1.88\ eV$
Відповідь: 1.88 еВ.
Максимальна швидкість, з якою електрон вилітає з поверхні металевої пластини, може бути знайдена з формули:
$v_{max} = \sqrt{\dfrac{2E_k}{m}}$,
де $m$ - маса електрона.
$v_{max} = \sqrt{\dfrac{2\cdot 1.88\ eV \cdot 1.6 \cdot 10^{-19}\ J/eV}{9.1 \cdot 10^{-31}\ kg}} \approx 4.45 \cdot 10^6\ m/s$
Відповідь: 4.45 Мм/с.
Мінімальна частота світлової хвилі, за якої починається фотоефект, може бути знайдена з формули:
$\nu_{min} = \dfrac{\Phi}{h}$
$\nu_{min} = \dfrac{2\ eV}{6.626 \cdot 10^{-34}\ J \cdot s} \approx 3.02 \cdot 10^{15}\ Hz$
Відповідь: 3.02 ТГц.
Максимальна довжина світлової хвилі, за якої починається фотоефект, може бути знайдена з формули:
$\lambda_{max} = \dfrac{hc}{\Phi}$
$\lambda_{max} = \dfrac{(6.626 \cdot 10^{-34}\ J \cdot s) \cdot (3 \cdot 10^8\ m/s)}{2\ eV \cdot 1.6 \cdot 10^{-19}\ J/eV} \approx 310\ nm$
Відповідь: 310 нм.
Объяснение: