Какую самую большую скорость могут получить фотоэлектроны, выделяемые с поверхности молибдена при излучении с частотой

Тема занятия: Скорость фотоэлектронов

Объяснение: Фотоэффект описывает явление, при котором фотоэлектроны вылетают с поверхности материала при попадании на него света определенной частоты. Энергия фотоэлектрона, связанная с его скоростью, зависит от энергии фотона поглощенного светом и работы выхода материала (энергия, необходимая для освобождения электрона от материала).

Для определения максимальной скорости фотоэлектронов, нам нужно использовать формулу Эйнштейна: E = hf - φ, где E - энергия фотоэлектрона, h - постоянная Планка (6.63 x 10^-34 J*s), f - частота излучения, и φ - работа выхода материала.

Максимальная энергия фотоэлектрона равна его кинетической энергии, так что мы можем записать формулу как: E = (1/2)mv^2, где m - масса фотоэлектрона, v - его скорость.

Чтобы найти скорость фотоэлектрона, мы можем преобразовать формулу: v = √(2E/m).

Iзвестно, работа выхода электрона для молибдена составляет 4,27 эВ. Переведем ее в джоули, учитывая, что 1 эВ = 1.6 x 10^-19 Дж. Таким образом, φ = 4.27 x 1.6 x 10^-19 = 6.832 x 10^-19 Дж.

Теперь мы можем вычислить энергию фотоэлектрона: E = hf - φ. Подставим известные данные: f = 3 x 10^20 Гц и h = 6.63 x 10^-34 Дж*с. Вычислим E.

E = (6.63 x 10^-34) x (3 x 10^20) - 6.832 x 10^-19 = 1.989 x 10^-15 Дж.

Найдем максимальную скорость фотоэлектрона, используя v = √(2E/m). Неизвестная масса фотоэлектрона равна его массе в покое, которая составляет около 9.11 x 10^-31 кг. Подставим и найдем v.

v = √(2 x 1.989 x 10^-15 / (9.11 x 10^-31) = 4.376 x 10^5 м/с.

Таким образом, максимальная скорость фотоэлектронов, выделяемых с поверхности молибдена при излучении с частотой 3 x 10^20 Гц, составляет 4.376 x 10^5 м/с.

Совет: Для более глубокого понимания фотоэффекта, советуется изучить теорию квантовой механики и понять основные концепции, такие как кванты света и волновая-частицевая дуальность. Также будет полезным изучить работы выхода различных материалов, поскольку они могут различаться.

Практика: Какую скорость фотоэлектроны, выделяемые с поверхности молибдена при излучении с частотой 4*10^14 Гц, могут получить, если работа выхода молибдена составляет 3,8 эВ? (Масса фотоэлектрона составляет 9.11 x 10^-31 кг).