Какую длину волны нужно использовать, чтобы направить лучи на поверхность цинка, если максимальная скорость фотоэлектронов составляет 2000 км/с? При этом красная граница фотоэффекта для цинка равна 0,035 мкм.

Физика 11 класс Фотоэффект длина волны Фотоэффект цинк максимальная скорость фотоэлектроны Новый

Для решения этой задачи нам необходимо использовать формулу, связывающую длину волны, энергию фотонов и максимальную скорость фотоэлектронов. Начнем с определения необходимых параметров и шагов решения.

Шаг 1: Определение энергии фотоэлектронов.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов может быть найдена по формуле:

E_к = (m * v^2) / 2

где:

• E_к - максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов;
• m - масса электрона (примерно 9.11 * 10^-31 кг);
• v - максимальная скорость фотоэлектронов (2000 км/с = 2000000 м/с).

Подставим значения:

E_к = (9.11 * 10^-31 * (2000000)^2) / 2.

Теперь посчитаем:

E_к = (9.11 * 10^-31 * 4 * 10^12) / 2 = 1.82 * 10^-18 Дж.

Шаг 2: Определение энергии фотонов.

Энергия фотонов, которые выбивают электроны из металла, определяется по формуле:

E = h * f = h * (c / λ),

где:

• E - энергия фотона;
• h - постоянная Планка (примерно 6.63 * 10^-34 Дж·с);
• f - частота света;
• c - скорость света (примерно 3 * 10^8 м/с);
• λ - длина волны.

Согласно уравнению фотоэффекта, энергия фотона должна быть равна сумме работы выхода (фотоэффект) и максимальной кинетической энергии:

E = W + E_к.

Работа выхода (W) для цинка равна:

W = h * (c / λ_красная),

где λ_красная - длина волны красной границы фотоэффекта (0.035 мкм = 0.035 * 10^-6 м).

Сначала найдем работу выхода:

W = h * (c / λ_красная) = 6.63 * 10^-34 * (3 * 10^8 / (0.035 * 10^-6)).

Теперь посчитаем:

W = 6.63 * 10^-34 * (8.57 * 10^12) ≈ 5.68 * 10^-21 Дж.

Шаг 3: Подсчет энергии фотонов.

Теперь мы можем найти энергию фотонов:

E = W + E_к = 5.68 * 10^-21 + 1.82 * 10^-18 = 1.88 * 10^-18 Дж.

Шаг 4: Определение длины волны.

Теперь мы можем найти длину волны:

λ = h * c / E.

Подставим значения:

λ = (6.63 * 10^-34 * 3 * 10^8) / (1.88 * 10^-18).

Теперь посчитаем:

λ ≈ 1.06 * 10^-6 м = 1.06 мкм.

Ответ: Для того чтобы направить лучи на поверхность цинка, необходимо использовать длину волны примерно 1.06 мкм.