Какова максимальная скорость фотоэлектронов, если металлический проводник с работой выхода 3.11 эВ освещается ультрафиолетовым светом с частотой 10 в 15 степени Гц?

Какова максимальная кинетическая энергия электронов, выбиваемых из металлического проводника с работой выхода 3 эВ при освещении ультрафиолетовым светом с частотой 10 в 15 степени Гц?

Физика 9 класс Фотоэлектрический эффект максимальная скорость фотоэлектронов работа выхода 3.11 эВ ультрафиолетовый свет частота 10^15 Гц максимальная кинетическая энергия электроны металлический проводник фотоэлектрический эффект физика 9 класс энергия фотоэлектронов Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, которое связывает энергию падающего света с работой выхода и кинетической энергией выбитых электронов.

Основное уравнение для фотоэффекта выглядит следующим образом:

E_ф = A + K_max

• E_ф — энергия фотона, падающего на поверхность металла.
• A — работа выхода, минимальная энергия, необходимая для выбивания электрона из металла.
• K_max — максимальная кинетическая энергия выбитого электрона.

Энергию фотона можно рассчитать по формуле:

E_ф = h * ν

• h — постоянная Планка, равная 6.626 × 10^-34 Дж·с.
• ν — частота падающего света.

Теперь перейдем к решению задачи:

1. Переведем работу выхода из электронвольт в джоули. 1 эВ = 1.602 × 10^-19 Дж.
2. Работа выхода A = 3.11 эВ = 3.11 * 1.602 × 10^-19 Дж.
3. Рассчитаем энергию фотона: E_ф = h * ν = 6.626 × 10^-34 Дж·с * 10¹⁵ Гц = 6.626 × 10^-19 Дж.
4. Теперь найдем максимальную кинетическую энергию: K_max = E_ф - A = 6.626 × 10^-19 Дж - 3.11 * 1.602 × 10^-19 Дж.
5. Вычислим K_max: K_max = 6.626 × 10^-19 Дж - 4.98 × 10^-19 Дж = 1.646 × 10^-19 Дж.
6. Максимальная кинетическая энергия электронов составляет 1.646 × 10^-19 Дж.

Теперь, чтобы найти максимальную скорость фотоэлектронов, используем формулу кинетической энергии:

K_max = (1/2) * m * v²

• m — масса электрона, равная 9.109 × 10^-31 кг.
• v — максимальная скорость электрона.

Решим уравнение для v:

1. v² = (2 * K_max) / m.
2. v² = (2 * 1.646 × 10^-19 Дж) / 9.109 × 10^-31 кг.
3. v² = 3.612 × 10¹¹ м²/с².
4. v = √(3.612 × 10¹¹ м²/с²).
5. v ≈ 6.01 × 10⁵ м/с.

Максимальная скорость фотоэлектронов составляет примерно 6.01 × 10⁵ м/с.