Какова максимальная кинетическая энергия (в эВ) электронов, выбитых из металла под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 0,33 мкм, если работа выхода электрона составляет 2,8 × 10−19 Дж?

Физика 11 класс photoelectric effect максимальная кинетическая энергия электроны Ультрафиолетовое излучение длина волны работа выхода электрона физика 11 класс

Для решения данной задачи нам нужно воспользоваться уравнением для фотоэффекта, которое связывает энергию фотонов с работой выхода электрона из металла. Кинетическая энергия (K.E.) выбитых электронов определяется следующим образом:

K.E. = E - W

где:

• K.E. - максимальная кинетическая энергия выбитых электронов;
• E - энергия фотона;
• W - работа выхода электрона.

Теперь давайте найдем энергию фотона (E). Энергия фотона связана с длиной волны (λ) следующим уравнением:

E = h * f

где:

• h - постоянная Планка (примерно 6,626 × 10^-34 Дж·с);
• f - частота света, которая определяется как f = c / λ, где c - скорость света (примерно 3 × 10^8 м/с).

Теперь подставим длину волны в формулу для частоты:

λ = 0,33 мкм = 0,33 × 10^-6 м

Теперь найдем частоту:

f = c / λ = (3 × 10^8 м/с) / (0,33 × 10^-6 м) ≈ 9,09 × 10^14 Гц

Теперь можем найти энергию фотона:

E = h * f = (6,626 × 10^-34 Дж·с) * (9,09 × 10^14 Гц) ≈ 6,02 × 10^-19 Дж

Теперь у нас есть энергия фотона (E) и работа выхода (W). Подставим эти значения в уравнение для максимальной кинетической энергии:

K.E. = E - W = (6,02 × 10^-19 Дж) - (2,8 × 10^-19 Дж) = 3,22 × 10^-19 Дж

Теперь переведем кинетическую энергию из джоулей в электронвольты (эВ). Для этого используем соотношение, что 1 эВ = 1,6 × 10^-19 Дж:

K.E. (в эВ) = K.E. (в Дж) / (1,6 × 10^-19 Дж/эВ)

K.E. (в эВ) = (3,22 × 10^-19 Дж) / (1,6 × 10^-19 Дж/эВ) ≈ 2,01 эВ

Таким образом, максимальная кинетическая энергия выбитых электронов составляет примерно 2,01 эВ.

Для того чтобы найти максимальную кинетическую энергию электронов, выбитых из металла под воздействием ультрафиолетового излучения, нам нужно использовать уравнение photoelectric effect (фотоэлектрический эффект). Это уравнение выглядит следующим образом:

Кинетическая энергия (K.E.) = Энергия фотона (E) - Работа выхода (W)

Теперь давайте разберем, как мы можем найти значения, необходимые для этого уравнения.

1. Найдем энергию фотона (E):

   Энергия фотона может быть рассчитана по формуле:

   E = h * nu

   где:

   • h - постоянная Планка (приблизительно 6,626 × 10^-34 Дж·с)
   • nu - частота света, которую можно найти из длины волны (lambda):

   Частота (nu) рассчитывается по формуле:

   nu = c / lambda

   где:

   • c - скорость света (приблизительно 3 × 10⁸ м/с)
   • lambda - длина волны (в метрах, 0,33 мкм = 0,33 × 10^-6 м)
2. Подставим значения:

   Сначала найдем частоту:

   nu = c / lambda = (3 × 10⁸ м/с) / (0,33 × 10^-6 м) ≈ 9,09 × 10¹⁴ Гц

   Теперь найдем энергию фотона:

   E = h * nu = (6,626 × 10^-34 Дж·с) * (9,09 × 10¹⁴ Гц) ≈ 6,02 × 10^-19 Дж

3. Теперь можем найти максимальную кинетическую энергию:

   Подставим значения в уравнение для кинетической энергии:

   K.E. = E - W

   K.E. = (6,02 × 10^-19 Дж) - (2,8 × 10^-19 Дж) ≈ 3,22 × 10^-19 Дж

4. Переведем кинетическую энергию в электронвольты (эВ):

   1 эВ = 1,6 × 10^-19 Дж, поэтому:

   K.E. = (3,22 × 10^-19 Дж) / (1,6 × 10^-19 Дж/эВ) ≈ 2,01 эВ

Ответ: Максимальная кинетическая энергия электронов, выбитых из металла, составляет примерно 2,01 эВ.