Какова скорость и кинетическая энергия фотоэлектрона, вылетающего с поверхности вольфрама, учитывая, что работа выхода

Тема вопроса: Эффект Фотоэлектрического действия

Инструкция:
Эффект фотоэлектрического действия – это явление, когда фотоны (световые частицы) сталкиваются с поверхностью материала и выбивают электроны из этого материала. Когда фотоэлектрон вылетает из поверхности материала, он обладает некоторой скоростью и кинетической энергией.

Для решения задачи, сначала нам нужно использовать уравнение фотоэлектрического эффекта:

E = hv - W,

где E - энергия фотоэлектрона, hv - энергия фотона, W - работа выхода.

Для вычисления скорости фотоэлектрона, мы можем использовать следующую формулу:

v = sqrt(2E/m),

где v - скорость фотоэлектрона, E - его энергия и m - масса фотоэлектрона (m = 9,1x10^-31 кг).

В нашем случае, работа выхода W равна 7,2x10^-19 Дж и длина волны лучей составляет 250 нм (выраженная в метрах будет 2,5x10^-7 м). Сначала найдем энергию фотона:

hv = hc/λ,

где h - постоянная Планка (h = 6,63x10^-34 Дж·с), c - скорость света (c = 3x10^8 м/с) и λ - длина волны.

hv = (6,63x10^-34 Дж·с)(3x10^8 м/с) / (2,5x10^-7 м) = 7,956x10^-19 Дж.

Теперь используем уравнение фотоэффекта:

E = hv - W = (7,956x10^-19 Дж) - (7,2x10^-19 Дж) = 7,56x10^-21 Дж.

Теперь подставим энергию в формулу для скорости:

v = sqrt(2E/m) = sqrt(2(7,56x10^-21 Дж) / (9,1x10^-31 кг)) ≈ 4,69x10^5 м/с.

Таким образом, скорость фотоэлектрона составляет приблизительно 4,69x10^5 м/с, а его кинетическая энергия равна 7,56x10^-21 Дж.

Совет:
Чтобы лучше понять эффект фотоэлектрического действия, рекомендуется изучить основные понятия связанные с фотонами, энергией фотона, работой выхода и кинетической энергией фотоэлектрона. Более тщательное изучение этой темы поможет лучше понять и решать подобные задачи. Кроме того, уделите внимание правильному применению формул и корректным значениям постоянных.

Практика:
Найдите скорость и кинетическую энергию фотоэлектрона, вылетающего с поверхности металла, если работа выхода равна 5,6x10^-19 Дж и длина волны света составляет 400 нм. (Масса фотоэлектрона: 9,1x10^-31 кг)