Даю 200 баллов! Решите задания по физике. Световые кванты

2 вариант

1. Какое напряжение необходимо для работы рентгеновской трубки, если скорость электронов, достигнувших анода, составляет 100 Мм/с?
2. Какова масса фотона рентгеновского излучения с длиной волны 2,5 нм?
3. Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектронов, которые вырываются с поверхности серебра под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 155 нм, если работа выхода электронов из серебра равна 4,28 эВ?

Физика 11 класс Квантовая физика рентгеновская трубка скорость электронов напряжение масса фотона длина волны кинетическая энергия фотоэлектроны Ультрафиолетовое излучение работа выхода серебро Новый

Давайте разберем каждую из задач по порядку.

Задача 1: Напряжение для работы рентгеновской трубки

Для определения напряжения, необходимого для работы рентгеновской трубки, мы можем использовать формулу для кинетической энергии электрона:

Кинетическая энергия (КЭ) электрона выражается как:

• КЭ = (m * v^2) / 2

Где:

• m - масса электрона (примерно 9.11 * 10^(-31) кг),
• v - скорость электрона (в данном случае 100 Мм/с = 100 * 10^(-6) м/с).

Сначала подставим значения в формулу:

1. v = 100 * 10^(-6) м/с = 1 * 10^(-4) м/с.
2. КЭ = (9.11 * 10^(-31) * (1 * 10^(-4))^2) / 2.

Теперь вычислим:

1. (1 * 10^(-4))^2 = 1 * 10^(-8),
2. КЭ = (9.11 * 10^(-31) * 1 * 10^(-8)) / 2 = 4.555 * 10^(-39) Дж.

Теперь нам нужно перевести кинетическую энергию в электронвольты (эВ), так как 1 эВ = 1.6 * 10^(-19) Дж:

1. КЭ (в эВ) = 4.555 * 10^(-39) Дж / (1.6 * 10^(-19) Дж/эВ) ≈ 2.85 * 10^(-20) эВ.

Теперь, зная, что напряжение (U) связано с кинетической энергией (КЭ) по формуле:

• КЭ = e * U,

где e - заряд электрона (примерно 1.6 * 10^(-19) Кл).

Теперь найдем напряжение:

1. U = КЭ / e = (4.555 * 10^(-39) Дж) / (1.6 * 10^(-19) Кл) ≈ 2.85 * 10^(-20) В.

Ответ: Напряжение для работы рентгеновской трубки составляет примерно 2.85 * 10^(-20) В.

Задача 2: Масса фотона рентгеновского излучения

Масса фотона можно найти с помощью формулы:

• m = E / c^2,

где:

• E - энергия фотона,
• c - скорость света (примерно 3 * 10^8 м/с).

Энергию фотона можно найти по формуле:

• E = h / λ,

где:

• h - постоянная Планка (примерно 6.626 * 10^(-34) Дж·с),
• λ - длина волны (в данном случае 2.5 нм = 2.5 * 10^(-9) м).

Сначала найдем энергию:

1. E = (6.626 * 10^(-34) Дж·с) / (2.5 * 10^(-9) м) ≈ 2.65 * 10^(-16) Дж.

Теперь подставим в формулу для массы:

1. m = (2.65 * 10^(-16) Дж) / (3 * 10^8 м/с)^2 ≈ 2.94 * 10^(-33) кг.

Ответ: Масса фотона рентгеновского излучения с длиной волны 2.5 нм составляет примерно 2.94 * 10^(-33) кг.

Задача 3: Кинетическая энергия и скорость фотоэлектронов

Для решения этой задачи сначала найдем энергию фотонов, используя формулу:

• E = h / λ.

Здесь:

• h = 6.626 * 10^(-34) Дж·с,
• λ = 155 нм = 155 * 10^(-9) м.

Теперь найдем энергию:

1. E = (6.626 * 10^(-34)) / (155 * 10^(-9)) ≈ 4.27 * 10^(-19) Дж.

Теперь переведем эту энергию в эВ:

1. E (в эВ) = (4.27 * 10^(-19) Дж) / (1.6 * 10^(-19) Дж/эВ) ≈ 2.67 эВ.

Теперь найдем кинетическую энергию фотоэлектронов:

• КЭ = E - A,

где A - работа выхода (в данном случае 4.28 эВ).

Подставим значения:

1. КЭ = 2.67 эВ - 4.28 эВ = -1.61 эВ.

Так как кинетическая энергия не может быть отрицательной, это означает, что фотоэлектроны не могут вырваться с поверхности серебра при данной длине волны.

Ответ: Кинетическая энергия фотоэлектронов отрицательная, следовательно, фотоэлектроны не вырываются с поверхности серебра. Скорость фотоэлектронов не может быть определена, так как процесс не происходит.