Фотоэффект и энергетика фотона
1. Какую частоту света нужно направить на поверхность лития, чтобы достичь максимальной скорости фотоэлектронов
1. Какую частоту света нужно направить на поверхность лития, чтобы достичь максимальной скорости фотоэлектронов в 2.5*10^6 м/с? Начальная энергия электронов, выходящих из лития, составляет 2.39 эВ.
2. Определите энергию, массу и импульс фотона в инфракрасном диапазоне (v = 10^12 Гц).
2. Определите энергию, массу и импульс фотона в инфракрасном диапазоне (v = 10^12 Гц).
17.12.2023 05:12
Написать свой ответ:
Инструкция: Фотоэффект - это явление, при котором свет с достаточной энергией может выбить электроны из металла. Минимальное значение энергии света, необходимое для фотоэффекта, называется работой выхода.
1. Для решения первой задачи, необходимо использовать энергетическую связь между энергией фотона и работой выхода:
E = hf = φ + Ek,
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка, f - частота света, φ - работа выхода, Ek - кинетическая энергия электрона.
Выражая частоту света:
f = (E - φ) / h.
Подставляем известные значения:
f = (2.39 * 1.6 * 10^(-19) Дж - 0) / (6.63 * 10^(-34) Дж с) ≈ 3.6 * 10^(14) Гц.
Таким образом, чтобы достичь максимальной скорости фотоэлектронов, нужно направить свет с частотой около 3.6 * 10^(14) Гц.
2. Чтобы определить энергию, массу и импульс фотона в инфракрасном диапазоне, можно воспользоваться формулами, связывающими энергию фотона с его частотой:
E = hf,
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка, f - частота света.
Подставив известные значения:
E = (6.63 * 10^(-34) Дж с) * (10^12 Гц) ≈ 6.63 * 10^(-22) Дж.
Массу фотона можно найти с помощью энергетической связи между энергией и массой:
E = mc^(2),
где E - энергия фотона, m - масса фотона, c - скорость света.
Подставляя известные значения:
m = E / c^2 = (6.63 * 10^(-22) Дж) / (3 * 10^8 м/с)^2 ≈ 7.37 * 10^(-39) кг.
Импульс фотона можно найти с помощью импульсной связи:
p = mv,
где p - импульс фотона, m - масса фотона, v - скорость света.
Подставляя известные значения:
p = (7.37 * 10^(-39) кг) * (3 * 10^8 м/с) ≈ 2.21 * 10^(-30) кг м/с.
Совет: Для лучшего понимания фотоэффекта и энергетики фотона, рекомендуется изучить основные понятия, такие как работа выхода, энергия фотона, постоянная Планка и их взаимосвязь.
Упражнение: Какую частоту света нужно направить на поверхность металла, чтобы достичь максимальной скорости фотоэлектронов с известной работой выхода равной 3 эВ? Поставьте ответ в Гц.