Какова красная граница фотоэффекта для цинка, если работа выхода электрона из него составляет 3,74 эВ? Также, какую скорость получат электроны, выброшенные из цинка при облучении ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм?

Физика 11 класс Фотоэффект красная граница фотоэффекта цинк работа выхода электрона 3,74 эВ скорость электронов Ультрафиолетовое излучение длина волны 200 нм физика 11 класс Фотоэффект энергия фотонов квантовая физика Новый

Фотоэффект — это явление, при котором электроны выбрасываются из вещества под воздействием света. Красная граница фотоэффекта — это минимальная энергия фотона, необходимая для выбивания электрона из материала. Эта энергия определяется работой выхода электрона из материала.

В случае цинка работа выхода составляет 3,74 эВ. Это означает, что красная граница фотоэффекта для цинка равна 3,74 эВ. Если энергия фотона меньше этой величины, электроны не будут выбрасываться.

Для расчета скорости электронов, выброшенных из цинка при облучении ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм, необходимо сначала рассчитать энергию фотона, соответствующую данной длине волны. Энергия фотона (E) может быть вычислена по формуле:

• E = h * ν
• где h — постоянная Планка (примерно 4,1357 × 10^-15 эВ·с),
• ν — частота света, которая может быть найдена по формуле ν = c / λ,
• где c — скорость света (примерно 3 × 10^8 м/с),
• λ — длина волны (в данном случае 200 нм или 200 × 10^-9 м).

Сначала найдем частоту:

• ν = c / λ = (3 × 10^8 м/с) / (200 × 10^-9 м) = 1,5 × 10^15 Гц.

Теперь можем рассчитать энергию фотона:

• E = h * ν ≈ (4,1357 × 10^-15 эВ·с) * (1,5 × 10^15 Гц) ≈ 6,2 эВ.

Теперь, зная, что энергия фотона составляет 6,2 эВ, а работа выхода электрона из цинка — 3,74 эВ, мы можем найти кинетическую энергию выброшенных электронов:

• Кинетическая энергия (K.E.) = E - работа выхода = 6,2 эВ - 3,74 эВ = 2,46 эВ.

Для нахождения скорости электронов мы используем формулу для кинетической энергии:

• K.E. = (1/2) * m * v²,
• где m — масса электрона (примерно 9,11 × 10^-31 кг),
• v — скорость электрона.

Переведем кинетическую энергию из электронвольт в джоули, используя соотношение 1 эВ ≈ 1,6 × 10^-19 Дж:

• K.E. ≈ 2,46 эВ * 1,6 × 10^-19 Дж/эВ ≈ 3,936 × 10^-19 Дж.

Теперь подставим это значение в формулу для кинетической энергии и найдем скорость:

• 3,936 × 10^-19 Дж = (1/2) * (9,11 × 10^-31 кг) * v².

Решая это уравнение для v, получим:

• v² = (2 * 3,936 × 10^-19 Дж) / (9,11 × 10^-31 кг),
• v² ≈ 8,65 × 10^11 м²/с²,
• v ≈ 9,3 × 10^5 м/с.

Таким образом, скорость электронов, выброшенных из цинка при облучении ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм, составляет примерно 9,3 × 10^5 м/с.