Какой частоты свет нужно направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов достигала 3000 км/с? Работа выхода электронов из платины составляет 1·10⁻¹⁹ Дж (массa электрона равна 9,11·10⁻³¹ кг).

Физика 11 класс Фотоэлектрический эффект частота света платины фотоэлектроны максимальная скорость работа выхода энергия фотона физика уравнение Эйнштейна Фотоэффект электроны Новый

Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон сохранения энергии для фотоэлектронов. При попадании света на поверхность металла (в нашем случае платины) происходит фотоэлектрический эффект, при котором энергия фотонов преобразуется в кинетическую энергию выбиваемых электронов и работу выхода.

Шаг 1: Определим кинетическую энергию электрона.

Кинетическая энергия (КЭ) электрона может быть рассчитана по формуле:

КЭ = (m * v²) / 2

где:

• m - масса электрона (9,11·10⁻³¹ кг),
• v - скорость электрона (3000 км/с = 3000 * 10³ м/с).

Подставляем значения:

• v = 3000 * 10³ м/с = 3 * 10⁶ м/с.
• КЭ = (9,11·10⁻³¹ кг * (3 * 10⁶ м/с)²) / 2.

Теперь вычислим кинетическую энергию:

• (3 * 10⁶)² = 9 * 10¹² м²/с²,
• КЭ = (9,11·10⁻³¹ * 9 * 10¹²) / 2 = 4,095·10⁻¹⁸ Дж.

Шаг 2: Найдем общую энергию, необходимую для выбивания электрона.

Общая энергия, необходимая для выбивания электрона, равна сумме работы выхода и кинетической энергии:

E = W + КЭ

где:

• W - работа выхода (1·10⁻¹⁹ Дж),
• КЭ - кинетическая энергия (4,095·10⁻¹⁸ Дж).

Подставляем значения:

• E = 1·10⁻¹⁹ + 4,095·10⁻¹⁸ = 4,195·10⁻¹⁸ Дж.

Шаг 3: Теперь найдем частоту света, необходимую для получения этой энергии.

Энергия фотона определяется формулой:

E = h * f

где:

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

Теперь можем выразить частоту:

f = E / h

Подставляем значения:

• f = 4,195·10⁻¹⁸ Дж / 6,626·10⁻³⁴ Дж·с.

Теперь вычислим частоту:

• f ≈ 6,32·10¹⁵ Гц.

Ответ: Частота света, необходимая для достижения максимальной скорости фотоэлектронов 3000 км/с, составляет примерно 6,32·10¹⁵ Гц.