На какой частоте следует направить свет на поверхность платины, чтобы достичь максимальной скорости фотоэлектронов 3000

Тема урока: Фотоэффект

Разъяснение:
Фотоэффект - это явление, когда фотоны света сталкиваются с поверхностью материала и выбивают электроны из атомов. Чтобы достичь максимальной скорости фотоэлектронов, необходимо определить частоту света, на которой это событие происходит.

Согласно уравнению фотоэффекта, энергия фотона (E) пропорциональна его частоте (ν):
E = hν,

где h - постоянная Планка (6,63 × 10^-34 Дж ·с).

Чтобы найти частоту света, на которой достигается максимальная скорость фотоэлектронов, мы можем использовать формулу для кинетической энергии (K):
K = 1/2 mv^2.

Мы знаем, что максимальная скорость фотоэлектронов составляет 3000 км/с, что равно 3 × 10^6 м/с. Масса фотоэлектрона также известна (m = 9,11 × 10^-31 кг).

Сначала мы найдем кинетическую энергию:
K = 1/2 mv^2 = 1/2 × 9,11 × 10^-31 × (3 × 10^6)^2 = 1,365 × 10^-19 Дж.

Затем мы можем найти энергию фотона, используя уравнение фотоэффекта:
E = K = hν.

Теперь мы можем найти частоту света:
ν = E / h = (1,365 × 10^-19) / (6,63 × 10^-34) ≈ 2,06 × 10^15 Гц.

Таким образом, чтобы достичь максимальной скорости фотоэлектронов 3000 км/с, свет должен иметь частоту около 2,06 × 10^15 Гц.

Чтобы определить работу выхода (W) для платины, мы можем использовать формулу:
K = hν - W,

где K - кинетическая энергия фотоэлектрона, ν - частота света, h - постоянная Планка.

Кинетическая энергия мы уже знаем (1,365 × 10^-19 Дж), а частоту света мы только что нашли (2,06 × 10^15 Гц). Подставив эти значения, мы можем найти работу выхода (W):
W = hν - K = (6,63 × 10^-34) × (2,06 × 10^15) - 1,365 × 10^-19 ≈ 1,360 × 10^-19 Дж.

Таким образом, работа выхода для платины составляет примерно 1,360 × 10^-19 Дж.


Например:
Найдите частоту света, на которой достигается максимальная скорость фотоэлектронов 3000 км/с, и определите работу выхода для платины.

Совет:
Чтобы лучше понять фотоэффект, можно провести эксперименты в физической лаборатории, изучить примеры и задачи с фотоэффектом, а также изучить связанные концепции, такие как постоянная Планка и кинетическая энергия фотоэлектрона.

Ещё задача
Плотность энергии света равна 4,2 дж/см^2. Какова интенсивность света в ваттах на 1 м^2?

Предмет вопроса: Фотоэффект

Пояснение:
Фотоэффект - это явление, при котором световые фотоны сталкиваются с поверхностью материала и, если фотон имеет достаточную энергию, выбивают из материала электроны. При этом, скорость вылетевших фотоэлектронов зависит от энергии фотона и работы выхода материала.

Чтобы определить частоту света, необходимую для достижения максимальной скорости фотоэлектронов, можно использовать формулу Эйнштейна:

`E = h * f`

где `E` - энергия фотона, `h` - постоянная Планка (6.63 * 10^-34 Дж/с), `f` - частота света.

Работа выхода для платины - это минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из поверхности платины. Работа выхода `W` можно рассчитать, используя формулу:

`W = E - K.E_max`

где `K` - коэффициент, зависящий от материала, `E_max` - максимальная энергия фотоэлектрона.

Дополнительный материал:
Для достижения максимальной скорости фотоэлектронов 3000 км/с, нужно определить частоту света. Мы знаем, что скорость света равна 3 * 10^8 м/с, поэтому максимальная энергия фотоэлектрона будет:

`E_max = 0.5 * m * v^2`

где `m` - масса электрона (9.1 * 10^-31 кг), `v` - скорость фотоэлектрона.

Теперь, подставив значение скорости фотоэлектрона и массы электрона в формулу, мы можем рассчитать максимальную энергию фотоэлектрона. Затем, используя формулу `W = E - K.E_max`, можно найти работу выхода.

Совет:
Для лучшего понимания фотоэффекта, рекомендуется изучить энергетические уровни атомов и зависимость скорости фотоэлектронов от частоты света. Используйте основные формулы и всегда записывайте все известные значения и неизвестные значения.

Упражнение:
Если работа выхода для платины составляет 4.5 эВ, а максимальная скорость фотоэлектронов равна 5000 км/с, определите частоту света, направленного на поверхность платины. (Заметка: 1 эВ = 1.6 * 10^-19 Дж)