Яка повинна бути довжина хвилі випромінювання, яке освітлює поверхню цинкової пластини, щоб при фотоефекті максимальна

Тема: Фотоефект

Описание: Фотоефект является феноменом, при котором электроны вырываются из поверхности материала под действием падающих фотонов. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит от длины волны излучения, которое попадает на поверхность материала. Для решения задачи нам необходимо найти длину волны излучения, при которой достигается максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Для начала, необходимо перевести работу выхода электронов из электрон-вольтов в джоули. Для этого воспользуемся соотношением: 1 эВ = 1,6*10^(-19) Дж. Таким образом, работа выхода электронов из цинка равна 4*1,6*10^(-19) Дж.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода электронов:
K.E. = E - W,

где K.E. - кинетическая энергия фотоэлектрона, E - энергия фотона, W - работа выхода электронов.

Подставляя значения в формулу, получаем:
2,9*10^(-19) = E - 4*1,6*10^(-19).

Решая это уравнение, найдем значение энергии фотона:
E = 2,9*10^(-19) + 4*1,6*10^(-19).

Зная энергию фотона, мы можем использовать соотношение между энергией фотона и его длиной волны:
E = h*c/λ,

где h - постоянная Планка, c - скорость света, λ - длина волны.

Из этого уравнения, мы можем выразить длину волны:
λ = h*c/E.

Подставляя значения, найденные ранее, получаем:
λ = h*c/(2,9*10^(-19) + 4*1,6*10^(-19)).

Пример использования:
Найдем длину волны излучения, освещающего поверхность цинковой пластины, при которой максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов составляет 2,9·10^(-19) Дж, если работа выхода электронов из цинка равна 4 эВ.

Совет: Для лучшего понимания фотоефекта, рекомендуется изучить теорию волновой и фотонной природы света, а также основы квантовой механики.

Упражнение:
Какая длина волны излучения необходима, чтобы максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов составляла 3,5·10^(-19) Дж, если работа выхода электронов из цинка равна 3,2 эВ?