Какой частоты свет нужно направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов составила 3000 км/с, если работа выхода электронов из платины равна 1,1013 Дж (m=9,1•10^-31 кг)?

Физика 11 класс Фотоэлектрический эффект физика фотоэлектроника частота света платино фотоэлектроны работа выхода скорость фотоэлектронов энергия фотона Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения энергии для фотоэлектронов. Энергия, полученная фотоном, должна быть равна работе выхода электронов из платины плюс кинетической энергии выбитого электрона.

Шаг 1: Определим кинетическую энергию электрона.

Кинетическая энергия (КЭ) электрона определяется по формуле:

КЭ = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса электрона (9,1 * 10^-31 кг),
• v - скорость электрона (в нашем случае 3000 км/с, что равно 3000000 м/с).

Теперь подставим значения:

КЭ = (9,1 * 10^-31 * (3000000)^2) / 2

КЭ = (9,1 * 10^-31 * 9 * 10^12) / 2

КЭ = (8,19 * 10^-18) / 2

КЭ = 4,095 * 10^-18 Дж.

Шаг 2: Найдем полную энергию, которую должен иметь фотон.

Полная энергия фотона должна равняться работе выхода плюс кинетическая энергия:

E = A + КЭ

где A - работа выхода (1,1013 Дж).

Подставим значения:

E = 1,1013 + 4,095 * 10^-18

Поскольку 4,095 * 10^-18 Дж очень мало по сравнению с 1,1013 Дж, мы можем считать:

E ≈ 1,1013 Дж.

Шаг 3: Используем уравнение для энергии фотона.

Энергия фотона также определяется по формуле:

E = h * f

где:

• h - постоянная Планка (6,626 * 10^-34 Дж·с),
• f - частота света.

Теперь выразим частоту f:

f = E / h

Подставим значения:

f = 1,1013 / (6,626 * 10^-34)

f ≈ 1,66 * 10^20 Гц.

Ответ: Частота света, которую нужно направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов составила 3000 км/с, равна примерно 1,66 * 10^20 Гц.