Какова работа выхода электрона из слоя калия в фотоэлементе, если на него падают ультрафиолетовые лучи с длиной волны 240 нм, и для остановки эмиссии электронов требуется запирающая разность потенциалов не менее 3 В?

Физика Колледж Фотоэффект работа выхода электрона фотоэлемент ультрафиолетовые лучи длина волны 240 нм запирающая разность потенциалов калий эмиссия электронов Новый

Чтобы найти работу выхода электрона из слоя калия в фотоэлементе, нам нужно использовать понятия фотоэффекта и энергии фотонов. Давайте разберем решение по шагам.

1. Определим энергию фотонов: Энергия фотона (E) рассчитывается по формуле:
• E = h * f

где h - постоянная Планка (примерно 6.626 * 10^(-34) Дж·с), а f - частота света. Частоту можно найти из длины волны (λ) с помощью формулы:

• f = c / λ

где c - скорость света (примерно 3 * 10^8 м/с), а λ - длина волны в метрах.

2. Переведем длину волны в метры:
• λ = 240 нм = 240 * 10^(-9) м
3. Найдем частоту:
• f = c / λ = (3 * 10^8 м/с) / (240 * 10^(-9) м) = 1.25 * 10^{15} Гц
4. Теперь найдем энергию фотона:
• E = h * f = (6.626 * 10^(-34) Дж·с) * (1.25 * 10^{15} Гц) ≈ 8.28 * 10^(-19) Дж
5. Переведем энергию в электронвольты: 1 электронвольт (эВ) равен 1.6 * 10^(-19) Дж. Тогда:
• E ≈ 8.28 * 10^(-19) Дж / (1.6 * 10^(-19) Дж/эВ) ≈ 5.18 эВ
6. Теперь учтем запирающую разность потенциалов: Работа выхода (W) электрона из калия связана с энергией фотона и запирающей разностью потенциалов (U) по формуле:
• E = W + U
7. Подставим известные значения:
• 5.18 эВ = W + 3 В
8. Решим уравнение для W:
• W = 5.18 эВ - 3 В = 2.18 эВ

Итак, работа выхода электрона из слоя калия составляет примерно 2.18 эВ.