1) Найти частоту, энергию фотона, массу фотона и его импульс, если известна длина волны электромагнитного излучения

Тема: Фотоэффект

Пояснение:
1) Частоту электромагнитного излучения можно найти, используя формулу f = c/λ, где f - частота в герцах, c - скорость света в вакууме (около 3×10^8 м/с), а λ - длина волны в метрах.
В данном случае длина волны составляет 10^-5 м, поэтому f = (3×10^8 м/с) / (10^-5 м) ≈ 3×10^13 Гц.

Энергию фотона можно найти, используя формулу E = hf, где E - энергия фотона в джоулях, h - постоянная Планка (около 6.6 × 10^-34 Дж·с), а f - частота излучения в герцах.
Подставляя значения в формулу, получаем E = (6.6 × 10^-34 Дж·с) × (3×10^13 Гц) ≈ 2×10^-19 Дж.

Массу фотона можно получить, используя формулу m = E/c^2, где m - масса фотона в килограммах, E - его энергия в джоулях, а c - скорость света в вакууме (около 3×10^8 м/с).
Подставляя значения в формулу, получаем m = (2×10^-19 Дж) / (9×10^16 м^2/с^2) ≈ 2×10^-36 кг.

Импульс фотона можно рассчитать, используя формулу p = E/c, где p - импульс в кг·м/с, E - энергия фотона в джоулях, а c - скорость света в вакууме (около 3×10^8 м/с).
Подставляя значения в формулу, получаем p = (2×10^-19 Дж) / (3×10^8 м/с) ≈ 7×10^-28 кг·м/с.

2) Максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона можно найти, используя формулу Ek = hf - Φ, где Ek - максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона в джоулях, h - постоянная Планка (около 6.6 × 10^-34 Дж·с), f - частота излучения в герцах, а Φ - работа выхода (энергия, необходимая для выхода фотоэлектрона из вещества, в электронах-вольтах).
Для лития красная граница фотоэффекта составляет 2,4 эВ (1 эВ ≈ 1.6×10^-19 Дж), поэтому Φ = 2,4 эВ × 1,6×10^-19 Дж/эВ ≈ 3,8×10^-19 Дж.

Подставляя значения в формулу, получаем Ek = (6.6 × 10^-34 Дж·с) × (3×10^14 Гц) - (3,8×10^-19 Дж) ≈ 2×10^-19 Дж - 3,8×10^-19 Дж ≈ -1,8×10^-19 Дж.
Отрицательное значение означает, что энергия фотоэлектрона меньше работы выхода, поэтому фотоэлектрон не будет выходить из вещества.

Пример использования:
1) Задача: Найти частоту, энергию фотона, массу фотона и его импульс, если известна длина волны электромагнитного излучения равная 10^-5 м.

Ответ: Частота излучения составляет примерно 3×10^13 Гц, энергия фотона около 2×10^-19 Дж, масса фотона приблизительно 2×10^-36 кг, а его импульс составляет около 7×10^-28 кг·м/с.

2) Задача: Рассчитать максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона при облучении лития светом с длиной волны 150 нм.

Ответ: Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона составляет примерно -1,8×10^-19 Дж, что означает, что фотоэлектрон не будет выходить из вещества.

Совет: Для более лучшего понимания фотоэффекта, рекомендуется изучить взаимосвязь между энергией фотона, частотой излучения и работой выхода. Также полезно понять, что энергия фотоэлектрона зависит от разности энергий фотона и работы выхода.

Задание: Найти длину волны электромагнитного излучения, если частота составляет 6×10^14 Гц.