Как можно найти кинетическую энергию электронов, вырванных с поверхности меди, при облучении её светом частотой 6,0*10^16 Гц, если работа выхода составляет 4,4 эВ? Также, как вычислить величину задерживающего напряжения для фотоэлектронов при освещении металла светом длиной волны 330 нм, если известна красная граница фотоэффекта для металла? И как определить силу фототока насыщения, если излучение длиной волны 0,36 мкм имеет мощность 5,0 мкВт и только 5,0% падающих фотонов выбивают электроны из металла?

Физика 11 класс Фотоэффект кинетическая энергия электронов работа выхода Фотоэффект задерживающее напряжение сила фототока длина волны частота света мощность излучения электроны медь Новый

Давайте разберем вашу задачу по шагам.

1. Нахождение кинетической энергии электронов.

Для начала, нам нужно использовать уравнение для кинетической энергии (КЭ) фотоэлектронов, которое выражается через работу выхода (A) и энергию фотона (E):

• E = h * nu, где h - постоянная Планка (примерно 6,626 * 10^-34 Дж·с), nu - частота света.
• Кинетическая энергия KЭ = E - A.

Теперь подставим значения:

• Частота nu = 6,0 * 10^16 Гц.
• Работа выхода A = 4,4 эВ = 4,4 * 1,6 * 10^-19 Дж (поскольку 1 эВ = 1,6 * 10^-19 Дж).

Сначала найдем энергию фотона:

• E = h * nu = (6,626 * 10^-34) * (6,0 * 10^16) = 3,976 * 10^-17 Дж.

Теперь переведем эту энергию в эВ:

• E = 3,976 * 10^-17 Дж / (1,6 * 10^-19) = 248,5 эВ.

Теперь найдем кинетическую энергию электронов:

• KЭ = E - A = 248,5 эВ - 4,4 эВ = 244,1 эВ.

2. Вычисление величины задерживающего напряжения.

Задерживающее напряжение (U) можно найти по формуле:

• U = KЭ / e, где KЭ - кинетическая энергия, e - заряд электрона (приблизительно 1,6 * 10^-19 Кл).

Так как мы уже нашли KЭ в эВ, то:

• U = KЭ = 244,1 В (поскольку 1 эВ = 1 В·Кл).

3. Определение силы фототока насыщения.

Сила фототока (I) определяется по формуле:

• I = n * e, где n - число выбитых электронов в секунду.

Сначала найдем число падающих фотонов в секунду:

• Мощность P = 5,0 мкВт = 5,0 * 10^-3 Вт.
• Энергия одного фотона E = h * c / λ, где c - скорость света (примерно 3 * 10^8 м/с), λ - длина волны (0,36 мкм = 0,36 * 10^-6 м).

Теперь подставим значения:

• E = (6,626 * 10^-34) * (3 * 10^8) / (0,36 * 10^-6) = 5,5 * 10^-19 Дж.

Теперь найдем количество падающих фотонов в секунду:

• n = P / E = (5,0 * 10^-3) / (5,5 * 10^-19) ≈ 9,09 * 10^15 фотонов в секунду.

Теперь учитываем, что только 5,0% падающих фотонов выбивают электроны:

• n выбитых электронов = 0,05 * n = 0,05 * (9,09 * 10^15) ≈ 4,545 * 10^14 электронов в секунду.

Теперь можем найти силу фототока:

• I = n * e = (4,545 * 10^14) * (1,6 * 10^-19) ≈ 7,27 * 10^-5 А.

Таким образом, мы нашли все необходимые значения:

• Кинетическая энергия электронов: 244,1 эВ.
• Задерживающее напряжение: 244,1 В.
• Сила фототока насыщения: примерно 7,27 * 10^-5 А.