Какова скорость электронов, выбитых из калия при освещении светом с длиной волны 400 нм, если наибольшая длина волны света, при которой еще может наблюдаться фотоэффект на калии, составляет 600 нм? Какова красная граница фотоэффекта?

Физика 11 класс Фотоэффект скорость электронов Фотоэффект калий длина волны красная граница Новый

Чтобы ответить на вопрос, давайте сначала разберемся с понятием фотоэффекта и красной границей. Красная граница фотоэффекта - это максимальная длина волны света, при которой еще может происходить выбивание электронов из вещества. В данном случае для калия эта длина составляет 600 нм.

Теперь, когда свет с длиной волны 400 нм падает на калий, мы можем использовать формулу для расчета энергии фотона:

• Энергия фотона (E) рассчитывается по формуле: E = h * c / λ,

где:

• h - постоянная Планка (приблизительно 6.626 × 10^(-34) Дж·с),
• c - скорость света (приблизительно 3 × 10^8 м/с),
• λ - длина волны (в метрах).

Теперь подставим значения для длины волны 400 нм (или 400 × 10^(-9) м):

1. Сначала найдем энергию фотона: E = (6.626 × 10^(-34) Дж·с) * (3 × 10^8 м/с) / (400 × 10^(-9) м).
2. Выполнив расчет, получаем: E ≈ 4.97 × 10^(-19) Дж.

Теперь давайте найдем работу выхода (W) для калия. Работа выхода связана с красной границей фотоэффекта и может быть найдена по формуле:

• W = h * c / λ_красн,

где λ_красн = 600 нм = 600 × 10^(-9) м.

1. Подставим значения: W = (6.626 × 10^(-34) Дж·с) * (3 × 10^8 м/с) / (600 × 10^(-9) м).
2. Выполнив расчет, получаем: W ≈ 3.31 × 10^(-19) Дж.

Теперь мы можем найти кинетическую энергию (K) выбитых электронов, используя закон сохранения энергии:

• K = E - W.

1. Подставим значения: K = 4.97 × 10^(-19) Дж - 3.31 × 10^(-19) Дж = 1.66 × 10^(-19) Дж.

Теперь, чтобы найти скорость электронов (v), используем формулу для кинетической энергии:

• K = (1/2) * m * v^2,

где m - масса электрона (приблизительно 9.11 × 10^(-31) кг).

1. Перепишем формулу: v = sqrt((2 * K) / m).
2. Подставим значения: v = sqrt((2 * 1.66 × 10^(-19) Дж) / (9.11 × 10^(-31) кг)).
3. Выполнив расчет, получаем v ≈ 1.73 × 10^7 м/с.

Ответ: Скорость электронов, выбитых из калия при освещении светом с длиной волны 400 нм, составляет примерно 1.73 × 10^7 м/с. Красная граница фотоэффекта для калия - 600 нм.