1) Какова максимальная скорость электронов, которые вырываются с поверхности платины при облучении ее светом с длиной волны 100 нм?

 

2) Какую длину волны нужно направить на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов составила 2000 км/с? Красная граница фотоэффекта для цезия равна 690 нм.

 

3) Будет ли возникать фотоэффект в цинке под действием излучения с длиной волны 0,45 мкм?

Физика 9 класс Фотоэффект максимальная скорость электронов длина волны света Фотоэффект платины цезия цинк фотоэлектроны облучение 2000 км/с 100 нм 0,45 мкм Новый

Давайте разберем каждый из ваших вопросов по порядку.

1) Максимальная скорость электронов при облучении платины светом с длиной волны 100 нм.

Для решения этой задачи мы воспользуемся уравнением фотоэффекта, которое связывает длину волны света, работу выхода электрона и его максимальную кинетическую энергию. Формула выглядит следующим образом:

Ek = hf - A,

где:

• Ek - максимальная кинетическая энергия электрона;
• h - постоянная Планка (примерно 6.626 x 10^-34 Дж·с);
• f - частота света;
• A - работа выхода электрона из материала (для платины она составляет примерно 4.7 эВ или 7.52 x 10^-19 Дж).

Сначала найдем частоту света, используя формулу:

f = c / λ,

где:

• c - скорость света (примерно 3 x 10^8 м/с);
• λ - длина волны (100 нм = 100 x 10^-9 м).

Теперь подставим значения:

f = 3 x 10^8 м/с / (100 x 10^-9 м) = 3 x 10^15 Гц.

Теперь можем найти максимальную кинетическую энергию:

Ek = (6.626 x 10^-34 Дж·с) * (3 x 10^15 Гц) - (7.52 x 10^-19 Дж) = 1.9878 x 10^-18 Дж - 7.52 x 10^-19 Дж = 1.235 x 10^-18 Дж.

Максимальная скорость электронов v_max может быть найдена из уравнения:

Ek = (1/2)mv^2,

где m - масса электрона (примерно 9.11 x 10^-31 кг). Подставим значения:

1.235 x 10^-18 Дж = (1/2)(9.11 x 10^-31 кг)v^2.

Решим это уравнение для v:

v^2 = (2 * 1.235 x 10^-18 Дж) / (9.11 x 10^-31 кг) ≈ 2.72 x 10^12.

v ≈ √(2.72 x 10^12) ≈ 5.2 x 10^6 м/с.

Таким образом, максимальная скорость электронов составляет примерно 5.2 x 10^6 м/с.

2) Длина волны для максимальной скорости фотоэлектронов в цезии.

Здесь мы знаем максимальную скорость фотоэлектронов (2000 км/с = 2 x 10^6 м/с) и работу выхода для цезия, которая равна 690 нм. Сначала найдем максимальную кинетическую энергию:

Ek = (1/2)mv^2 = (1/2)(9.11 x 10^-31 кг)(2 x 10^6 м/с)^2 = 1.82 x 10^-18 Дж.

Теперь, используя уравнение фотоэффекта:

hf = Ek + A.

Работа выхода A для цезия составляет примерно 3.7 эВ (или 5.92 x 10^-19 Дж). Теперь подставим значения:

hf = 1.82 x 10^-18 Дж + 5.92 x 10^-19 Дж = 2.41 x 10^-18 Дж.

Теперь найдем длину волны:

λ = hc / hf.

Подставим значения:

λ = (6.626 x 10^-34 Дж·с * 3 x 10^8 м/с) / (2.41 x 10^-18 Дж) ≈ 8.27 x 10^-7 м = 827 нм.

Таким образом, для достижения максимальной скорости фотоэлектронов в 2000 км/с необходимо направить свет с длиной волны около 827 нм.

3) Будет ли возникать фотоэффект в цинке под действием излучения с длиной волны 0,45 мкм?

Сначала переведем длину волны в метры: 0,45 мкм = 0,45 x 10^-6 м = 450 нм.

Теперь нам нужно сравнить эту длину волны с красной границей фотоэффекта для цинка. Красная граница для цинка составляет примерно 340 нм. Поскольку 450 нм больше 340 нм, это означает, что энергия фотонов, соответствующая длине волны 450 нм, недостаточна для того, чтобы выбить электроны из цинка.

Таким образом, фотоэффект в цинке под действием излучения с длиной волны 0,45 мкм (450 нм) не будет возникать.