Скорость теплового движения электронов в вольфрамовом катоде составляет 1,15*10^6 м/с. Смогут ли эти электроны покинуть вольфрамовый катод, если работа выхода электронов из вольфрама равна 4,5 эВ?

Физика 9 класс Фотоэлектрический эффект скорость теплового движения электроны вольфрамовый катод работа выхода электронов энергия электрона физика 9 класс Новый

Чтобы выяснить, смогут ли электроны покинуть вольфрамовый катод, необходимо сравнить их кинетическую энергию с работой выхода. Давайте рассмотрим шаги решения этой задачи.

1. Определение кинетической энергии электронов:

Кинетическая энергия (КЭ) электрона может быть рассчитана по формуле:

КЭ = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса электрона (примерно 9,11 * 10^-31 кг),
• v - скорость электрона (в данном случае 1,15 * 10^6 м/с).
2. Подставим значения:

Теперь подставим известные значения в формулу:

КЭ = (9,11 * 10^-31 * (1,15 * 10^6)^2) / 2

3. Вычисление:

Сначала найдем (1,15 * 10^6)^2:

(1,15 * 10^6)^2 = 1,3225 * 10^12 м²/с²

Теперь подставим это значение в формулу для КЭ:

КЭ = (9,11 * 10^-31 * 1,3225 * 10^12) / 2

КЭ = (1,204 * 10^-18) / 2 = 6,02 * 10^-19 Дж

4. Перевод кинетической энергии в электронвольты:

Чтобы сравнить кинетическую энергию с работой выхода, нужно перевести её в электронвольты. 1 эВ = 1,6 * 10^-19 Дж.

КЭ в эВ = (6,02 * 10^-19 Дж) / (1,6 * 10^-19 Дж/эВ) = 3,76 эВ.

5. Сравнение с работой выхода:

Работа выхода электронов из вольфрама составляет 4,5 эВ. Теперь сравним:

КЭ = 3,76 эВ < Работы выхода = 4,5 эВ.

Вывод: Кинетическая энергия электронов меньше работы выхода, поэтому электроны не смогут покинуть вольфрамовый катод.