Який найбільший швидкість фотоелектронів, які виходять із поверхні цинку під дією ультрафіолетового випромінювання

Фізика: Фотоелектричний ефект

Пояснення: Фотоелектричним ефектом називається явище вибільшення кінетичної енергії електронів із поверхні металів під дією фотонів. Швидкість фотоелектронів залежить від енергії, отриманої від фотона, яка, у свою чергу, залежить від довжини хвилі ультрафіолетового випромінювання та роботи виходу.

Формула, що описує це явище, називається рівнянням фотоелектроемісії:

`Eк = Eф - Ф`

де Eк - кінетична енергія фотоелектрона, Eф - енергія фотона (що залежить від довжини хвилі), а Ф - робота виходу.

Для знаходження максимальної швидкості фотоелектронів, необхідно знайти максимальну кінетичну енергію, яка відповідає довжині хвилі 150 нм.

За формулою Е = hc/λ, де h - стала Планка (6,626 x 10^-34 Дж∙с), c - швидкість світла (3 x 10^8 м/с), λ - довжина хвилі, знаходимо енергію фотона для даної довжини хвилі:

Eф = hc/λ = (6,626 x 10^-34 Дж∙с) * (3 x 10^8 м/с) / (150 x 10^-9 м) = 1,325 x 10^-19 Дж

Тоді максимальна кінетична енергія фотоелектрона буде:

Eк = Eф - Ф

Для цинку, значення роботи виходу Ф = 4,31 еВ = 4,31 * 1,6 x 10^-19 Дж (в електронах)

Eк = 1,325 x 10^-19 Дж - 4,31 * 1,6 x 10^-19 Дж = -3,47 x 10^-19 Дж

Від"ємне значення кінетичної енергії свідчить про те, що фотоелектрон не може вийти з поверхні цинку під дією даного ультрафіолетового випромінювання. Отже, в даному випадку, швидкість фотоелектронів буде рівна нулю.

Рекомендації: Для кращого розуміння фотоелектричного ефекту рекомендую вивчити теорію, пов"язану з довжиною хвилі та енергією фотона. Також важливо розуміти, що робота виходу є матеріальною характеристикою металу і може бути різною для різних матеріалів.

Вправа: Знайдіть максимальну швидкість фотоелектронів, які виходять із поверхні сплаву із роботою виходу 3,6 еВ (в електронах) та ультрафіолетовим випромінюванням з довжиною хвилі 250 нм.