Яким є значення роботи виходу електронів з даного металу, якщо його поверхню по черзі опромінюється світлом довжиною

Тема занятия: Фотоефект

Разъяснение: Фотоэффект – это явление, при котором свет (в видимой области спектра или за ее пределами) вызывает выбивание электронов из поверхности материала. При этом энергия света преобразуется в кинетическую энергию вылетевших электронов.

Для определения работы выхода электронов необходимо знать значение энергии фотона, достаточное для выбивания электрона из данного металла. Обозначим эту величину через W (работу выхода). В соответствии с формулой фотоэффекта, энергия фотона E связана с длиной волны света λ следующим соотношением:

E = hc / λ,

где h – постоянная Планка, c – скорость света в вакууме.

Когда максимальная скорость фотоэлектронов во втором случае (энергия фотонов с длиной волны 800 нм) в 1,5 раза меньше максимальной скорости фотоэлектронов в первом случае (энергия фотонов с длиной волны 400 нм), мы можем записать уравнение:

1/2 * m * (v1)^2 = 1/2 * m * (v2)^2,

где m – масса фотоэлектрона, v1 – максимальная скорость фотоэлектронов в первом случае, v2 – максимальная скорость фотоэлектронов во втором случае.

Решая уравнение относительно v2, получаем:

v2 = √(v1^2 / 2),

где √ - корень квадратный.

В данном случае, v2 = √(v1^2 / 2) = √(1,5^2 / 2) * v1 ≈ 0,866 * v1.

Таким образом, во втором случае максимальная скорость фотоэлектронов в 0,866 раза меньше, чем в первом случае.

Например: В первом случае, используя формулу фотоэффекта, можем определить энергию фотона:

E1 = hc / λ1,

E1 = (6,63 * 10^(-34) Дж∙с * 3 * 10^8 м/с) / (400 * 10^(-9) м) = 4,97 * 10^(-19) Дж.

Во втором случае, используя полученное соотношение максимальных скоростей, можем определить энергию фотона:

v2 = 0,866 * v1,

E2 = hc / λ2,

1/2 * m * (v1)^2 = 1/2 * m * (0,866 * v1)^2,

v1 = E1 / 1,47 (приближенное значение),

E2 = (6,63 * 10^(-34) Дж∙с * 3 * 10^8 м/с) / (800 * 10^(-9) м) ≈ 2,48 * 10^(-19) Дж.

Совет: Чтобы лучше понять фотоэффект и связанные с ним концепции, рекомендуется ознакомиться с экспериментальными данными и результатами исследований, проведенных над этим явлением. Изучите также основные законы фотоэффекта и его применение в реальных устройствах. Углубленное понимание этих концепций поможет вам лучше осознать физическую сущность явления фотоэффекта.

Дополнительное упражнение: Какое значение работы выхода электрона из данного металла, если его поверхность опоясывается светом, длина волны которого равна 600 нм? (Для расчета используйте значение постоянной Планка h = 6,63 × 10^(-34) Дж·с, скорость света в вакууме с ≈ 3 × 10^8 м/с).