Какова будет модуль скорости V2 фотоэлектронов, вылетающих из металла при увеличении частоты падающего

Тема занятия: Фотоэлектрический эффект

Разъяснение: В фотоэлектрическом эффекте фотоэлектроны, находящиеся в металле, вылетают из него под воздействием света. При этом, если на металл падает монохроматический свет, его частота определяет энергию фотонов, а скорость фотоэлектронов зависит от энергии фотона.

Скорость фотоэлектронов можно определить по формуле:

E = 1/2mv^2,

где E - энергия фотона, m - масса фотоэлектрона, v - скорость фотоэлектрона.

Чтобы определить изменение скорости V2 фотоэлектронов, вылетающих из металла при увеличении частоты падающего света на значение Dv, можно воспользоваться законом сохранения энергии:

E1 + ΔE = E2,

где E1 - энергия фотона до изменения, ΔE - изменение энергии фотона, E2 - энергия фотона после изменения.

Из выражения для энергии фотона E = hv (где h - постоянная Планка) следует, что

E1 + ΔE = (f1 + Δf)h,

где f1 - частота падающего света до изменения, Δf - изменение частоты падающего света.

Подставляя значения E1 и E2 в выражение для закона сохранения энергии, получаем:

1/2mV1^2 + ΔE = 1/2mV2^2.

Решая это уравнение относительно V2, получаем:

V2 = sqrt(V1^2 + 2ΔE/m).

Известные значения: V1 = 3,0*10^5 м/с, Δf = 1,0*10^13 Гц.

Адвайс: Чтобы лучше понять эту тему, полезно изучить основные принципы фотоэлектрического эффекта, а также понимать основные формулы для вычисления энергии и скорости фотоэлектронов.

Доп. материал:
Дано: V1 = 3,0*10^5 м/с, Δf = 1,0*10^13 Гц.
Найти: V2.

Решение:
m = масса фотоэлектрона (известное значение)
ΔE = hΔf (вычисляем изменение энергии фотона)
V2 = sqrt(V1^2 + 2ΔE/m) (подставляем значения в формулу)

Exercise:
Масса фотоэлектрона составляет 9,1 * 10^31 кг, значение постоянной Планка h равно 6,63 * 10^-34 Дж·с. При освещении металла монохроматическим светом с частотой f1 = 5,0 * 10^14 Гц фотоэлектроны приобретают скорость V1 = 1,5 * 10^6 м/с. Найдите модуль скорости V2 фотоэлектронов, вылетающих из металла, если частота падающего света увеличивается на значение Δf = 2,0 * 10^14 Гц.