Каковы максимальные скорости фотоэлектронов при освещении фотокатода светом с частотой 4 • 10^15

Тема вопроса: Фотоэффект

Пояснение: Фотоэффект - это явление, при котором фотоны света сталкиваются с веществом и вырывают электроны из его поверхности. Один из ключевых параметров в этом явлении - максимальная скорость фотоэлектронов, которая зависит от частоты света и работы выхода материала.

Выражение для максимальной скорости фотоэлектронов можно найти с использованием закона сохранения энергии:

E = hf - Ф

где E - кинетическая энергия фотоэлектронов, h - постоянная Планка, f - частота света, Ф - работа выхода материала.

Максимальная скорость фотоэлектронов можно определить, используя выражение для кинетической энергии фотоэлектронов:

Ek = mv^2 / 2

где Ek - кинетическая энергия фотоэлектрона, m - его масса, v - скорость фотоэлектрона.

Из этих уравнений можно выразить максимальную скорость фотоэлектронов:

v_max = sqrt(2E / m)

Пример: Для данного примера, частота света f = 4 • 10^15 Гц. Работа выхода Ф будет зависеть от материала фотокатода, но предположим, что она равна 5 эВ (электронвольт). Масса фотоэлектрона m = 9.1 • 10^-31 кг.

Вычислим максимальную скорость фотоэлектрона:

E = h * f - Ф = (6.63 * 10^-34 Дж·с) * (4 * 10^15 Гц) - (5 * 1.6 * 10^-19 Дж) = 1.05 * 10^-15 Дж

v_max = sqrt(2 * E / m) = sqrt(2 * (1.05 * 10^-15 Дж) / (9.1 * 10^-31 кг)) = 6.6 * 10^5 м/с

Таким образом, максимальная скорость фотоэлектронов при освещении фотокатода светом с частотой 4 • 10^15 Гц составляет примерно 6.6 * 10^5 м/с.

Совет: Для лучшего понимания фотоэффекта, рекомендуется изучить и другие его характеристики, такие как зависимость текущего насыщения от интенсивности света, а также зависимость количества вырванных электронов от частоты света.

Упражнение: При освещении фотокатода светом с частотой 6 • 10^14 Гц было получено значение максимальной скорости фотоэлектронов равное 4.8 • 10^5 м/с. Какова работа выхода материала, если масса фотоэлектрона равна 9.1 • 10^-31 кг? (Используйте формулу для максимальной скорости фотоэлектронов и известные значения для частоты света и массы фотоэлектрона)