Фотоэффект и работа выхода
Какова работа выхода для данного металла в эВ и задерживающая разность потенциалов при условии, что предельная длина
Какова работа выхода для данного металла в эВ и задерживающая разность потенциалов при условии, что предельная длина волны, при которой все ещё возможен фотоэффект, составляет 240 нм, а длина волны падающего света равна 195 нм? (Учитывая, что постоянная Планка равна 6,625 × 10^-34 Дж·с, скорость света - 3 × 10^8 м/с, а элементарный заряд - 1,6 × 10^-19 Кл)
16.12.2023 22:18
Написать свой ответ:
Пояснение:
Фотоэффект является явлением, при котором падающий на металл свет вызывает выход электронов из поверхности материала. Чтобы свет вызвал фотоэффект, его энергия должна быть не меньше работы выхода. Работа выхода - это минимальная энергия, необходимая для выхода электрона из поверхности металла. Работа выхода измеряется в электрон-вольтах (эВ).
Формула для вычисления работы выхода:
Работа выхода = (энергия фотона падающего света) - (энергия фотона предельной длины волны)
Для начала вычислим энергию фотона падающего света:
Энергия фотона падающего света = (энергия фотона = Постоянная Планка * скорость света) / длина волны падающего света
Затем вычислим энергию фотона предельной длины волны:
Энергия фотона предельной длины волны = (энергия фотона = Постоянная Планка * скорость света) / предельная длина волны
Теперь, подставив значения в формулу работы выхода, можно вычислить работу выхода в эВ.
Например:
Дано:
Длина волны падающего света (λ) = 195 нм = 195 * 10^-9 м
Предельная длина волны (λ_пр) = 240 нм = 240 * 10^-9 м
Постоянная Планка (h) = 6,625 * 10^-34 Дж·с
Скорость света (c) = 3 * 10^8 м/с
Чтобы вычислить работу выхода, сначала вычислим энергию фотона падающего света и энергию фотона предельной длины волны:
Энергия фотона падающего света = (6,625 * 10^-34 Дж·с * 3 * 10^8 м/с) / 195 * 10^-9 м
Энергия фотона предельной длины волны = (6,625 * 10^-34 Дж·с * 3 * 10^8 м/с) / 240 * 10^-9 м
Теперь подставим значения в формулу работы выхода:
Работа выхода = (энергия фотона падающего света) - (энергия фотона предельной длины волны)
Работа выхода = 4,04 эВ - 3,07 эВ
Решение:
Работа выхода для данного металла составляет примерно 0,97 эВ.
Совет:
Чтобы лучше понять фотоэффект и работу выхода, рекомендуется углубиться в изучение квантовой физики и основ электромагнетизма. Понимание взаимосвязи энергии фотонов, длины волн, постоянной Планка и работы выхода поможет вам лучше осознать принципы этого явления.
Закрепляющее упражнение:
Вычислите работу выхода для металла, если длина волны падающего света равна 150 нм, а предельная длина волны составляет 200 нм. (Учтите данные: Постоянная Планка = 6,625 * 10^-34 Дж·с, скорость света = 3 * 10^8 м/с)