1. Необходимо определить энергию фотона, соответствующую излучению с волной длиной 0,495 мкм. (h = 6,62 • 10–34 Дж

Тема вопроса: Фотоэффект и энергия фотона

Пояснение:
Фотоэффект - это явление, при котором свет (излучение) вызывает испускание электронов из поверхности материала. Энергия фотона представляет собой энергию, необходимую для высвобождения электрона из вещества при фотоэффекте.

1. Чтобы определить энергию фотона, соответствующую излучению с волной длиной 0,495 мкм, мы можем использовать формулу:
E = h * c / λ,
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6,62 • 10–34 Дж • с), c - скорость света (приближенно равна 3,00 • 10^8 м/с), λ - длина волны (в данном случае 0,495 мкм = 0,495 • 10^(-6) м).

Подставляем значения в формулу:
E = (6,62 • 10–34 Дж • с) * (3,00 • 10^8 м/с) / (0,495 • 10^(-6) м) = 3,97 • 10^(-19) Дж.

Таким образом, энергия фотона составляет 3,97 • 10^(-19) Дж.

2. Для определения граничных параметров фотоэффекта для алюминия и ответа на а) и б) вопросы, мы должны использовать связь между энергией фотона и выходной работой материала:
E = φ + K.E,
где E - энергия фотона, φ - выходная работа материала, K.E - кинетическая энергия вылетевшего электрона.

а) Минимальная частота, при которой наблюдается фотоэффект, соответствует ситуации, когда вся энергия фотона используется для выхода электрона (K.E = 0). Тогда формула принимает вид:
E = φ,
откуда φ = E.

Если мы знаем энергию фотона из задачи 1 (3,97 • 10^(-19) Дж), то минимальная частота равна:
f = E / h,
где f - минимальная частота, h - постоянная Планка (6,62 • 10–34 Дж • с).

Подставляем значения:
f = (3,97 • 10^(-19) Дж) / (6,62 • 10–34 Дж • с) = 6,01 • 10^14 Гц.

Таким образом, минимальная частота, при которой наблюдается фотоэффект, составляет 6,01 • 10^14 Гц.

б) Максимальная длина волны, при которой наблюдается фотоэффект, соответствует ситуации, когда вся энергия фотона используется для выхода электрона. Тогда формула принимает вид:
E = φ,
откуда φ = E.

Максимальная длина волны можно найти с использованием формулы:
λ = c / f,
где λ - максимальная длина волны, c - скорость света, f - частота света.

Подставляем значения:
λ = (3,00 • 10^8 м/с) / (6,01 • 10^14 Гц) = 4,99 • 10^(-7) м.

Таким образом, максимальная длина волны, при которой наблюдается фотоэффект, составляет 4,99 • 10^(-7) м.

Совет: Чтобы лучше понять фотоэффект и связанные с ним формулы, рекомендуется изучить основные понятия волновой оптики, электромагнитного излучения и постоянной Планка.

Проверочное упражнение:
а) Свет с волновой длиной 400 нм падает на материал. Какова энергия фотона?
б) Для данного материала выходная работа составляет 4,5 эВ. Какая будет минимальная частота света, при которой наблюдается фотоэффект?
в) Максимальная длина волны, при которой наблюдается фотоэффект для данного материала, равна 600 нм. Какова энергия фотона?
г) Для данного материала фотон с энергией 3 эВ вызывает фотоэффект. Какая будет выходная работа для данного материала?