Какой частоты свет нужно направить на поверхность лития, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов составляла 2,5 • 10^6 м/с, если работа выхода электронов из лития равна 2,39 эВ?

Физика 9 класс Фотоэлектрический эффект частота света фотоэлектроны литий работа выхода максимальная скорость Новый

Чтобы найти частоту света, необходимую для выбивания фотоэлектронов из лития с заданной максимальной скоростью, нам нужно воспользоваться уравнением для фотоэффекта и формулой для кинетической энергии.

Шаг 1: Найдем кинетическую энергию фотоэлектронов.

Кинетическая энергия (КЭ) фотоэлектронов определяется формулой:

KЭ = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса электрона (примерно 9.11 * 10^-31 кг),
• v - максимальная скорость фотоэлектронов (в нашем случае 2,5 * 10^6 м/с).

Подставим значения в формулу:

KЭ = (9.11 * 10^-31 * (2.5 * 10^6)^2) / 2

KЭ = (9.11 * 10^-31 * 6.25 * 10^{12}) / 2

KЭ = (5.69 * 10^{-18}) / 2

KЭ ≈ 2.845 * 10^{-18} Дж.

Шаг 2: Переведем работу выхода из электронов в джоули.

Работа выхода (A) из лития равна 2,39 эВ. Переведем это значение в джоули, используя соотношение 1 эВ ≈ 1.6 * 10^-19 Дж:

A = 2.39 * 1.6 * 10^-19 = 3.824 * 10^-19 Дж.

Шаг 3: Используем уравнение для фотоэффекта.

Согласно уравнению для фотоэффекта, энергия света (E) должна быть равна сумме работы выхода и кинетической энергии фотоэлектронов:

E = A + KЭ.

Подставим наши значения:

E = 3.824 * 10^-19 + 2.845 * 10^{-18} = 3.227 * 10^{-18} Дж.

Шаг 4: Найдем частоту света.

Энергия света также выражается через частоту (ν) следующим образом:

E = h * ν,

где h - постоянная Планка (примерно 6.626 * 10^-34 Дж·с).

Теперь найдем частоту:

ν = E / h = (3.227 * 10^{-18}) / (6.626 * 10^{-34}).

ν ≈ 4.87 * 10^{15} Гц.

Ответ: Частота света, необходимая для выбивания фотоэлектронов из лития с максимальной скоростью 2,5 * 10^6 м/с, составляет примерно 4.87 * 10^{15} Гц.