1) Найти частоту, энергию фотона, массу фотона и его импульс при известной длине волны электромагнитного излучения

Содержание: Фотоника

Описание:

1) Чтобы найти частоту электромагнитного излучения, мы воспользуемся формулой связи между длиной волны и частотой: скорость света (c) равна произведению частоты (ν) на длину волны (λ). Формула имеет вид: c = λ * ν. Мы знаем длину волны (10^-5 м), поэтому можем найти частоту (ν).

Для нахождения энергии фотона (E) воспользуемся формулой Планка: E = h * ν, где h - постоянная Планка. Если у нас есть частота, мы можем найти энергию.

Массу фотона (m) можно найти с помощью формулы Эйнштейна: E = mc^2, где c - скорость света. Если у нас есть энергия, мы можем найти массу фотона.

Импульс фотона (p) можно найти с помощью формулы импульса: p = E / c, где E - энергия фотона, c - скорость света.

2) Чтобы найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона (КЭ), мы используем формулу Эйнштейна для фотоэффекта: КЭ = h*ν - Ф, где h - постоянная Планка, ν - частота света, Ф - работа выхода для материала, в данном случае для лития. Мы можем найти Ф известной нам красной границы фотоэффекта.

Например:

1) Для нахождения частоты электромагнитного излучения с длиной волны 10^-5 м, используем формулу c = λ * ν:
c = 3 * 10^8 м/с, λ = 10^-5 м,
3 * 10^8 = 10^-5 * ν,
ν = 3 * 10^13 Гц.

Затем, для нахождения энергии фотона, используем формулу E = h * ν:
E = 6,63 * 10^-34 Дж * 3 * 10^13 Гц,
E = 1,89 * 10^-20 Дж.

Далее, находим массу фотона с помощью формулы E = mc^2:
1,89 * 10^-20 Дж = m * (3 * 10^8 м/с)^2,
m = 2,1 * 10^-35 кг.

Наконец, находим импульс фотона с помощью формулы p = E / c:
p = 1,89 * 10^-20 Дж / (3 * 10^8 м/с),
p = 6,3 * 10^-28 кг·м/с.

2) Для нахождения максимальной кинетической энергии фотоэлектрона, используем формулу КЭ = h*ν - Ф:
h = 6,63 * 10^-34 Дж·с, ν = c / λ (где с - скорость света, а λ - длина волны света),
λ = 150 нм = 150 * 10^-9 м,
ν = (3 * 10^8 м/с) / (150 * 10^-9 м) = 2 * 10^15 Гц.
Кэ = 6,63 * 10^-34 Дж·с * 2 * 10^15 Гц - 2,4 эВ,
Преобразуем эВ в Дж: 1 эВ = 1,6 * 10^-19 Дж,
2,4 эВ = 2,4 * 1,6 * 10^-19 Дж = 3,84 * 10^-19 Дж.
Тогда,
Кэ = 6,63 * 10^-34 Дж·с * 2 * 10^15 Гц - 3,84 * 10^-19 Дж,
Кэ = 1,2 * 10^-18 Дж.

Совет: Чтобы лучше понять эти формулы и концепции, рекомендуется изучать основы квантовой физики и фотоэффекта. Также полезно проводить дополнительные эксперименты и практические исследования для лучшего понимания этих концепций.

Закрепляющее упражнение:
1) Найдите частоту, энергию фотона, массу фотона и его импульс при известной длине волны равной 5*10^-9 м.
2) Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона, возникающего при освещении меди светом длиной волны 400 нм. Известно, что красная граница фотоэффекта для меди составляет 4,5 эВ.