Какова частота света, который падает на поверхность вольфрама, если работа выхода электронов из вольфрама составляет 4,50 эВ, а максимальная скорость фотоэлектронов равна 10^3 км/с?
ФизикаКолледжФотоэлектрический эффектчастота светаработа выхода электроноввольфрамфотоэлектронымаксимальная скоростьфизика 12 класс
Для решения задачи нам понадобится использовать закон сохранения энергии, который связывает энергию света, падающего на вольфрам, с работой выхода электронов и кинетической энергией выбитых фотоэлектронов.
Шаг 1: Определим кинетическую энергию фотоэлектронов.
Кинетическая энергия (КЭ) фотоэлектронов может быть найдена по формуле:
КЭ = (m * v^2) / 2
где:
Теперь подставим значения:
КЭ = (9.11 * 10^(-31) * (10^6)^2) / 2
КЭ = (9.11 * 10^(-31) * 10^(12)) / 2 = 4.55 * 10^(-19) Дж.
Шаг 2: Переведем работу выхода из электронов в джоули.
Работа выхода (W) равна 4.50 эВ. Мы знаем, что 1 эВ = 1.6 * 10^(-19) Дж, поэтому:
W = 4.50 * 1.6 * 10^(-19) = 7.2 * 10^(-19) Дж.
Шаг 3: Найдем полную энергию света.
Энергия света (E) равна сумме работы выхода и кинетической энергии:
E = W + КЭ
E = 7.2 * 10^(-19) + 4.55 * 10^(-19) = 1.175 * 10^(-18) Дж.
Шаг 4: Найдем частоту света.
Энергия света также связана с частотой (ν) по формуле:
E = h * ν
где h - постоянная Планка, равная приблизительно 6.63 * 10^(-34) Дж·с.
Теперь можем выразить частоту:
ν = E / h
ν = (1.175 * 10^(-18)) / (6.63 * 10^(-34))
ν ≈ 1.77 * 10^(15) Гц.
Таким образом, частота света, который падает на поверхность вольфрама, составляет примерно 1.77 * 10^(15) Гц.