Какая должна быть минимальная скорость электронов, чтобы они вышли за пределы металла, если работа выхода электрона

Содержание: Скорость электронов для выхода из металла.

Инструкция: Для понимания этой задачи необходимо знать, что работа выхода – это минимальная энергия, которую электрону необходимо иметь, чтобы покинуть поверхность металла. Работа выхода (обозначаемая W) измеряется в вольтах (эВ). Скорость электрона (обозначаемая v) измеряется в метрах в секунду (м/с).

Для решения этой задачи нужно использовать следующую формулу:
Kин = 1/2 mv^2, где
Kин – кинетическая энергия электрона,
m – масса электрона,
v – скорость электрона.

Поскольку работа выхода (W) равна 4,5 эВ, то мы можем преобразовать это значение в джоули с помощью следующего соотношения: 1 эВ = 1,6 × 10^-19 Дж.

Теперь мы можем найти минимальную скорость электронов, используя формулу:
Kин = W,
1/2 mv^2 = W,
v^2 = 2W/m,
v = √(2W/m).

В этой формуле m – масса электрона. Масса электрона составляет около 9,11 × 10^-31 кг.

Таким образом, минимальная скорость электронов для выхода из металла будет:
v = √(2 × 4,5 × 1,6 × 10^-19 / 9,11 × 10^-31).

Вычисляя это выражение, получим минимальную скорость электронов.

Пример использования: Найти минимальную скорость электронов, чтобы они вышли за пределы металла, если работа выхода электрона для вольфрамовой нити равна 4,5 эВ.

Совет: Некоторым школьникам может быть сложно разобраться в различных формулах и единицах измерения, связанных с этой задачей. Рекомендуется изучить основные понятия, такие как работа, кинетическая энергия, электронная масса и конверсия энергии между электронвольтами и джоулями, для лучшего понимания решения этой задачи.

Упражнение: Масса электрона составляет около 9,11 × 10^-31 кг. Если работа выхода для определенного металла равна 3,6 эВ, найдите минимальную скорость электронов для выхода из этого металла.