Какова частота света, падающего на поверхность вольфрама, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна

Содержание: Фотоэффект и частота света

Описание:
Фотоэффект - это явление, при котором электроны в материале выбиваются из-за взаимодействия со светом. Частота света, падающего на поверхность вещества, определяет энергию фотонов, а соответственно и энергию выбиваемых фотоэлектронов.

Для решения задачи нам даны следующие данные:
- Максимальная скорость фотоэлектронов: 10 км/с
- Работа, выполненная электронами вольфрама: 4,50 эВ
- 1 эВ = 1,6*10^-19 Дж (эВ - это единица измерения энергии)
- Масса электрона: 9,1*10^-31 кг
- Постоянная Планка: 6,64*10^-34 Дж·с

Для определения частоты света используем формулу:

Энергия фотона = Работа функции выхода фотоэлемента + Кинетическая энергия фотоэлектрона

Кинетическая энергия фотоэлектрона можно определить через его скорость:

Кинетическая энергия = (1/2) * m * v^2

где m - масса электрона, v - скорость фотоэлектрона.

Подставляем известные значения:
4,5 * 1,6*10^-19 = 1/ 2 * 9,1 * 10^-31 * (10000)^2
72 * 10^-19 = 1/2 * 9,1 * 10^-31 * 10^8

Оставляем в формуле только me

144 * 10^-19 = me * 9,1 * 10^-31

me ≈ 144 * 10^-19 / (9,1 * 10^-31)
me ≈ 15,82 * 10^11 кг

Зная массу электрона и работу выхода фотоэлемента, выражаем частоту света:

E = h * f, где f - искомая частота света
4,5 * 1,6 * 10^-19 = 6,64 * 10^-34 * f

f ≈ (4,5 * 1,6 * 10^-19) / (6,64 * 10^-34)
f ≈ 1,091 × 10^15 Гц

Совет:
Для более легкого понимания фотоэффекта и решения подобных задач рекомендуется углубиться в изучение физики, изучив основы электромагнитного излучения, работы функции выхода, энергии фотона и кинетической энергии фотоэлектрона.

Дополнительное задание:
Определите частоту света, падающего на поверхность вещества, если максимальная скорость фотоэлектронов составляет 5 км/с, а работа, выполненная электронами, составляет 2,25 эВ. Данные: 1 эВ = 1,6*10^-19 Дж, m = 9,1*10^-31 кг, h = 6,64*10^-34 Дж·с.