Какова частота света, который падает на поверхность вольфрама, если работа выхода электронов из вольфрама равна 4,50 эВ, а максимальная скорость фотоэлектронов составляет 10^3 км/с?

Физика Колледж Фотоэлектрический эффект частота света вольфрам работа выхода электронов фотоэлектроны максимальная скорость физика 12 класс Новый

Для решения данной задачи нам необходимо использовать два основных уравнения из физики: уравнение для работы выхода электронов и уравнение для кинетической энергии.

Шаг 1: Перевод данных в подходящие единицы

• Работа выхода W = 4,50 эВ. Чтобы перевести это значение в джоули, используем соотношение: 1 эВ = 1,6 * 10^(-19) Дж. Таким образом, W = 4,50 * 1,6 * 10^(-19) Дж = 7,2 * 10^(-19) Дж.
• Максимальная скорость фотоэлектронов v = 10^3 км/с = 10^6 м/с.

Шаг 2: Вычисление кинетической энергии фотоэлектронов

Кинетическая энергия K фотоэлектронов определяется по формуле:

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

где m - масса электрона (m ≈ 9,11 * 10^(-31) кг).

Подставим значения:

K = (9,11 * 10^(-31) * (10^6)^2) / 2 = (9,11 * 10^(-31) * 10^{12}) / 2 = 4,555 * 10^(-19) Дж.

Шаг 3: Применение уравнения фотоэлектрического эффекта

Согласно уравнению фотоэлектрического эффекта, работа выхода и кинетическая энергия фотоэлектронов связаны следующим образом:

E = W + K,

где E - энергия падающего света.

Таким образом, мы можем выразить E:

E = 7,2 * 10^(-19) Дж + 4,555 * 10^(-19) Дж = 1,1755 * 10^(-18) Дж.

Шаг 4: Нахождение частоты света

Энергия света также связана с его частотой ν через уравнение:

E = h * ν,

где h - постоянная Планка (h ≈ 6,63 * 10^(-34) Дж·с).

Теперь выразим частоту:

ν = E / h = (1,1755 * 10^(-18) Дж) / (6,63 * 10^(-34) Дж·с) ≈ 1,77 * 10^(15) Гц.

Ответ: Частота света, который падает на поверхность вольфрама, составляет примерно 1,77 * 10^(15) Гц.