Работа выхода электрона из цинка равна 3,74 эВ. Какова красная граница фотоэффекта для цинка? Какую скорость получат электроны, вырванные из цинка при облучении его ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм?

Физика 11 класс Фотоэффект физика 11 класс работа выхода электрона цинк красная граница фотоэффекта скорость электронов Ультрафиолетовое излучение длина волны 200 нм энергия фотонов Фотоэффект квантовая физика электроны фотон Энергия физические явления Новый

Для решения задачи начнем с определения красной границы фотоэффекта для цинка. Красная граница фотоэффекта – это минимальная энергия, необходимая для вырыва электрона из металла. Эта энергия равна работе выхода электрона, которая в данном случае составляет 3,74 эВ.

1. Определение красной границы фотоэффекта:

• Работа выхода электрона из цинка (W) = 3,74 эВ.
• Таким образом, красная граница фотоэффекта для цинка равна 3,74 эВ.

2. Рассчитаем скорость электронов, вырванных из цинка при облучении его ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200 нм:

Сначала нам нужно найти энергию фотонов, соответствующую данной длине волны. Энергия фотона (E) рассчитывается по формуле:

E = h * nu,

где h – постоянная Планка (6,626 x 10^(-34) Дж·с), nu – частота света.

Частота света (nu) может быть найдена по формуле:

nu = c / λ,

где c – скорость света (примерно 3 x 10^8 м/с), λ – длина волны в метрах.

Для начала переведем длину волны из нанометров в метры:

• λ = 200 нм = 200 x 10^(-9) м.

Теперь найдем частоту:

• nu = c / λ = (3 x 10^8 м/с) / (200 x 10^(-9) м) = 1,5 x 10^(15) Гц.

Теперь можем найти энергию фотона:

• E = h * nu = (6,626 x 10^(-34) Дж·с) * (1,5 x 10^(15) Гц) = 9,939 x 10^(-19) Дж.

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

• E = 9,939 x 10^(-19) Дж / (1,6 x 10^(-19) Дж/эВ) ≈ 6,21 эВ.

3. Теперь найдем кинетическую энергию электрона (K), который вырывается из металла:

Кинетическая энергия равна разности энергии фотона и работы выхода:

K = E - W = 6,21 эВ - 3,74 эВ = 2,47 эВ.

4. Рассчитаем скорость электрона:

Кинетическая энергия также может быть выражена через массу и скорость электрона:

K = (m * v^2) / 2,

где m – масса электрона (примерно 9,11 x 10^(-31) кг), v – скорость электрона.

Преобразуем формулу для нахождения скорости:

v = sqrt((2 * K) / m).

Сначала переведем кинетическую энергию из эВ в джоули:

• K = 2,47 эВ * (1,6 x 10^(-19) Дж/эВ) = 3,952 x 10^(-19) Дж.

Теперь подставим значения в формулу для скорости:

• v = sqrt((2 * 3,952 x 10^(-19) Дж) / (9,11 x 10^(-31) кг)) ≈ sqrt(8,694 x 10^(11)) ≈ 9,32 x 10^(5) м/с.

Итак, подводя итог:

• Красная граница фотоэффекта для цинка составляет 3,74 эВ.
• Скорость электронов, вырванных из цинка при облучении ультрафиолетом с длиной волны 200 нм, составляет примерно 9,32 x 10^(5) м/с.