Какова длина волны красной границы фотоэффекта для металлического фотокатода, освещённого светом с длиной волны 0,42 мкм, если максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих с его поверхности, равна 580 км/с?
Физика11 классФотоэффектдлина волныкрасная границаФотоэффектметаллический фотокатодскорость фотоэлектроновсветмкмфизика 11 класс
Чтобы найти длину волны красной границы фотоэффекта для металлического фотокатода, нам нужно использовать формулу, связывающую максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов с энергией падающего света. Давайте разберем решение по шагам.
Шаг 1: Определение кинетической энергии фотоэлектроновМаксимальная скорость фотоэлектронов (V) равна 580 км/с. Сначала переведем эту скорость в метры в секунду:
Теперь мы можем найти кинетическую энергию (E_kin) фотоэлектронов с помощью формулы:
Где m - масса электрона, которая приблизительно равна 9.11 * 10^(-31) кг.
Теперь подставим значения:
После вычислений получаем:
Энергия падающего света (E_photon) связана с длиной волны (λ) следующим образом:
Где h - постоянная Планка (приблизительно 6.63 * 10^(-34) Дж·с),а c - скорость света (приблизительно 3 * 10^8 м/с).
Теперь, чтобы найти длину волны красной границы фотоэффекта (λ_red),мы можем использовать следующее уравнение, которое учитывает, что энергия падающего света равна сумме кинетической энергии фотоэлектронов и работы выхода электрона (A):
Красная граница фотоэффекта - это длина волны, при которой энергия света равна работе выхода электрона (A). Таким образом, для нахождения длины волны красной границы, мы можем выразить A через E_photon и E_kin:
Подставляем в формулу для энергии падающего света:
Теперь, чтобы найти λ_red, мы можем выразить его через E_photon:
Так как мы не знаем работу выхода A, мы можем предположить, что она равна нулю для красной границы. В этом случае:
Теперь подставляем известные значения:
Выполнив вычисления, мы получаем:
Таким образом, длина волны красной границы фотоэффекта для данного фотокатода составляет приблизительно 1.03 мкм.