Какова частота светового излучения, на которое полностью задерживаются вылетающие электроны, если разность потенциалов

Тема: Фотоэффект

Пояснение: Фотоэффект - это явление, при котором световые фотоны сталкиваются с поверхностью материала и выбивают электроны из атомов. Частота световых фотонов напрямую связана с энергией фотона, а энергия фотона влияет на способность выбивать электроны.

Для решения данной задачи, нам необходимо найти частоту светового излучения, при которой энергия фотона будет достаточной для полного задерживания вылетающих электронов.

Разность потенциалов между материалом и вылетающими электронами равна работе выхода $W$ электронов из материала. В данном случае разность потенциалов равна 12 В.

Используя уравнение фотоэффекта $E = hf = \frac{hc}{\lambda}$, где $E$ - энергия фотона, $h$ - постоянная Планка, $f$ - частота светового излучения и $c$ - скорость света, мы можем найти энергию фотона. Далее, используя значение энергии фотона и разность потенциалов, мы можем найти частоту светового излучения.

Для округления ответа до сотых и представления в виде степени 10, мы будем использовать научную нотацию. В нашем случае, результат будет представлен в виде $f = a \times 10^b$, где $a$ - число округленное до сотых, а $b$ - степень 10.

Например:
Задача: Какова частота светового излучения, на которое полностью задерживаются вылетающие электроны, если разность потенциалов равна 12 В?

Решение:
Известно, что разность потенциалов $V = 12$ В.
Постоянная Планка $h = 6.62607015 \times 10^{-34}$ Дж·с (Джоуль-секунда).
Скорость света $c = 299,792,458$ м/с.

Энергия фотона:
$E = qV = (1.6 \times 10^{-19} \, Кл) \times 12$ В
$E = 1.92 \times 10^{-19}$ Дж

Частота светового излучения:
$E = hf$
$f = \frac{E}{h} = \frac{1.92 \times 10^{-19}}{6.62607015 \times 10^{-34}}$
$f \approx 2.90 \times 10^{14}$ Гц

Ответ: Частота светового излучения, на которое полностью задерживаются вылетающие электроны, равна приблизительно $2.90 \times 10^{14}$ Гц.

Совет: Для лучшего понимания фотоэффекта можно изучить электродинамику, электронную физику и атомную физику. Ознакомление с формулами и основными понятиями в этих областях физики поможет лучше понять задачи, связанные с фотоэффектом.

Задание:
На какую энергию вылетающие электроны будут иметь доступ, если фотон имеет частоту 1.5x10^14 Гц? Округлите ответ до сотых и представьте в форме степени 10. (Постоянная Планка $h = 6.62607015 \times 10^{-34}$ Дж·с)

Предмет вопроса: Формула де Бройля и определение частоты светового излучения

Разъяснение: В соответствии с формулой де Бройля, электрон с массой (m) и импульсом (p) проявляет свойства и частицы, и волны. Формула де Бройля выражает связь между длиной волны (λ) и импульсом электрона следующим образом:

λ = h / p,

где h - постоянная Планка.

Чтобы полностью задержать электроны, разность потенциалов (V) между двумя местами должна быть равна энергии, связанной с импульсом электрона:

eV = p^2 / 2m,

где e - элементарный заряд.

Мы можем использовать второе уравнение, чтобы выразить импульс электрона:

p = sqrt(2m e V).

Затем мы можем использовать полученное значение импульса, чтобы вычислить длину волны света, используя формулу де Бройля.

λ = h / (sqrt(2m e V)).

Частота светового излучения определяется как обратная величина длины волны:

f = c / λ,

где c - скорость света в вакууме.

Таким образом, чтобы найти частоту светового излучения, на которое полностью задерживаются вылетающие электроны, мы должны вычислить длину волны с помощью формулы де Бройля и затем использовать это значение для вычисления частоты.

Пример:
Дано: Разность потенциалов (V) = 12 В

Мы должны вычислить частоту светового излучения, на которое полностью задерживаются электроны.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить основы квантовой механики и формулу де Бройля.

Ещё задача: Какова частота светового излучения, на которое полностью задерживаются вылетающие электроны, если разность потенциалов равна 15 В? (Ответ округлите до сотых и представьте в виде 10^14)