Какова скорость электрона, выходящего с катода вакуумного фотоэлемента при облучении его излучением с длиной волны

Предмет вопроса: Фотоэффект

Разъяснение: При облучении вакуумного фотоэлемента излучением с определенной длиной волны происходит фотоэффект, который заключается в выходе электрона из поверхности катода. Энергия фотона излучения передается электрону, преодолевая работу, необходимую для освобождения электрона от атома. Скорость электрона можно найти, используя законы сохранения энергии и импульса.

Для начала рассчитаем энергию фотона излучения. Используя формулу Эйнштейна E = hf, где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6,63 х 10^(-34) Дж·с), а f - частота излучения, мы можем найти:

E = hf = (6,63 х 10^(-34) Дж·с) х (3 х 10^8 Гц) = 1,989 х 10^(-15) Дж

Затем мы можем использовать закон сохранения энергии:

E = K_max + W
где K_max - максимальная кинетическая энергия электрона, а W - работа выхода.

Поскольку энергия фотона равна работе выхода, K_max будет равна нулю, так как вся энергия электрона используется для преодоления работы.

Теперь мы можем найти скорость электрона, используя закон сохранения импульса:

p = mv
где p - импульс электрона, m - его масса, а v - скорость.

Импульс фотона равен импульсу электрона, поэтому:

hf = mv

Теперь мы можем рассчитать скорость:

v = (hf) / m = [(6,63 х 10^(-34) Дж·с) х (3 х 10^8 Гц)] / (9,11 х 10^(-31) кг) = 2,19 х 10^6 м/с

Красная граница наблюдаемого фотоэффекта определяется минимальной длиной волны, при которой происходит фотоэффект. Это связано с минимальной энергией фотона, необходимой для преодоления работы выхода. Таким образом, красная граница наблюдаемого фотоэффекта соответствует минимальной возможной энергии фотона данной длины волны.