Какова величина работы, необходимая для выхода электронов из металла, если падающее на пластину излучение имеет длину

Фотоэффект:
Инструкция:

Фотоэффект является явлением, при котором электроны освобождаются из поверхности металла при попадании на него фотонов света достаточно большой энергии. Энергия фотона определяется по формуле:

E = h * ν,

где E - энергия фотона, h - постоянная Планка, а ν - частота излучения, связанная с длиной волны λ через формулу:

ν = c / λ,

где c - скорость света. Для фотоэффекта наибольшую роль играет энергия фотона, которая соответствует максимальной кинетической энергии фотоэлектронов. Кинетическая энергия фотоэлектрона определяется по формуле:

K = (1/2) * m * v^2,

где m - масса фотоэлектрона, а v - его скорость. Полная энергия фотона должна быть больше суммарной энергии фотоэлектрона, включая кинетическую энергию и потенциальную энергию на поверхности металла:

E = K + W,

где W - работа выхода электронов из металла. Исходя из сказанного, работа выхода электронов из металла будет равна разности полной энергии фотона и максимальной кинетической энергии фотоэлектронов:

W = E - K.

Доп. материал:
Пусть максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 4 эВ, а длина волны излучения равна 400 нм. Нам необходимо найти работу выхода электронов из металла.
Сначала найдем энергию фотона:
E = h * ν = h * (c / λ) = (4.1357 * 10^-15 эВ * с) * (3 * 10^8 м/с) / (400 * 10^-9 м) = 3.10 эВ.
Затем найдем работу выхода электронов из металла:
W = E - K = 3.10 эВ - 4 эВ = -1 эВ.

Совет:
Для лучшего понимания фотоэффекта и работы выхода электронов из металла, полезно изучить основные законы фотоэффекта, включая зависимость между энергией фотонов, длиной волны и кинетической энергией фотоэлектронов. Наиболее эффективно изучать этот раздел, выполняя практические опыты и анализируя результаты.

Закрепляющее упражнение:
При длине волны излучения 500 нм энергия фотона составляет 2,5 эВ. Масса фотоэлектрона равна 9,11 * 10^-31 кг. Найдите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов и работу выхода электронов из металла.

Тема урока: Фотоэффект

Инструкция: Фотоэффект - это явление испускания электронов из поверхности металла под воздействием света. Для выхода электронов из металла необходимо преодолеть энергетический барьер, также известный как работа выхода. Величина работы выхода обозначается символом W.

По формуле фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов (Kmax) связана с энергией фотона (E) и работой выхода (W):

Kmax = E - W

В данной задаче известно, что падающее на пластину излучение имеет длину волны 2λ, а максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна Kmax. Нам нужно найти величину работы выхода (W).

Сначала нам нужно выразить энергию фотона через его длину волны. Энергия фотона можно вычислить по формуле:

E = hc / λ

где h - постоянная Планка (h ≈ 6,626 x 10^-34 Дж∙с), c - скорость света (c ≈ 3 x 10^8 м/с), а λ - длина волны.

Теперь мы можем записать уравнение для максимальной кинетической энергии фотоэлектронов:

Kmax = (hc / 2λ) - W

Чтобы найти величину работы выхода (W), мы можем переписать уравнение:

W = (hc / 2λ) - Kmax

Теперь, зная значения h, c, λ и Kmax, можем вычислить величину работы выхода (W).

Доп. материал: Пусть длина волны равна 500 нм (или 5 x 10^-7 м), а максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 3 эВ (или 3 x 1,6 x 10^-19 Дж). Найдем величину работы выхода (W).

Для начала выразим энергию фотона:

E = (6,626 x 10^-34 Дж∙с x 3 x 10^8 м/с) / (2 x 5 x 10^-7 м)

Вычислим значение:

E ≈ 3,98 x 10^-19 Дж

Теперь подставим значения в уравнение для работы выхода:

W = (3,98 x 10^-19 Дж) - (3 x 1,6 x 10^-19 Дж)

Вычислим значение:

W ≈ 2,18 x 10^-19 Дж

Таким образом, величина работы выхода составляет около 2,18 x 10^-19 Дж.

Совет: Для лучшего понимания фотоэффекта, рекомендуется изучить взаимодействие света с веществом и основные принципы квантовой физики. Эксперименты по фотоэффекту также могут помочь лучше представить этот процесс.

Практика: Если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 2 эВ, а длина волны излучения равна 400 нм, посчитайте величину работы выхода.