Какое максимальное значение кинетической энергии имеют фотоэлектроны, вылетающие из натриевого катода под действием

Тема вопроса: Фотоэффект и кинетическая энергия фотоэлектронов

Разъяснение: Фотоэффект – это явление вылета электронов из поверхности материала под действием светового излучения. Когда свет попадает на поверхность материала, энергия фотонов может передаться электронам внутри этого материала. Если переданная энергия превосходит работу выхода электронов, они вылетают из материала, обладая кинетической энергией.

Работа выхода – это минимальная энергия, необходимая для выхода фотоэлектронов из материала. Для натрия работа выхода составляет 2,30 электрон-вольт (эВ).

Чтобы найти максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов, нам необходимо знать энергию фотонов света, которые падают на катод. Энергия фотона (E) связана с его длиной волны (λ) по формуле E = h · c / λ, где h - постоянная Планка (h ≈ 6,626 x 10^-34 Дж·с) и c - скорость света (c ≈ 3 x 10^8 м/с).

В данной задаче, длина волны света составляет 450 нм, заменим все значения в формулу и найдем энергию фотона:
E = (6,626 x 10^-34 Дж·с) · (3 x 10^8 м/с) / (450 x 10^-9 м) ≈ 4,418 x 10^-19 Дж.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов будет равна разнице энергии фотона и работы выхода:
K = E - РВ = 4,418 x 10^-19 Дж - 2,30 эВ.

Для удобства расчетов, необходимо привести работу выхода в Джоулях:
2,30 эВ x e = 2,30 эВ x (1,6 x 10^-19 Дж/эВ) ≈ 3,68 x 10^-19 Дж.

Теперь можем найти максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов:
K ≈ 4,418 x 10^-19 Дж - 3,68 x 10^-19 Дж = 0,738 x 10^-19 Дж.

Таким образом, максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов составляет примерно 0,738 x 10^-19 Дж.

Совет: Чтобы лучше понять фотоэффект и связанные с ним расчеты, рекомендуется ознакомиться с формулами и единицами измерения, используемыми в данной области. Примеры задач и практических упражнений также помогут закрепить материал.

Упражнение: Какое максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов будет иметь алюминиевый катод, если работа выхода для алюминия составляет 4,18 электрон-вольт, а свет с длиной волны 600 нм падает на эту поверхность? Ответ представьте в Джоулях.