Якого довжини промінь світла потрібно спрямувати на поверхню цезію, щоб максимальна швидкість фотоелектронів складала

Суть вопроса: Фотоефект и максимальная скорость фотоэлектронов

Объяснение: Фотоеффект - это явление, когда световые фотоны, попадая на поверхность материала, вырывают электроны из атомов этого материала. Скорость фотоэлектронов, вырванных в результате фотоеффекта, зависит от энергии падающих фотонов и работы выхода материала.

Максимальная скорость фотоэлектронов достигается при падении фотонов с энергией, равной энергии, необходимой для выхода электрона из материала. Зная скорость фотоэлектронов (2000 км/час) и энергию электрона в материале, мы можем найти длину волны света, способного вырвать фотоэлектрон.

Для цезия, работа выхода составляет 1,95 эВ (электрон-вольт), и мы можем использовать уравнение Эйнштейна для фотоеффекта:
E = hf - Φ, где E - энергия электрона, h - постоянная Планка, f - частота света, Φ - работа выхода.

Для определения частоты света, используем скорость света: c = λf, где c - скорость света, λ - длина волны.

Мы можем связать эти два уравнения:
E = hc/λ - Φ.

Решим это уравнение для λ:
λ = hc/(E+ Φ).

Подставляя значения, получаем:
λ = (6,626 × 10^-34 Дж ⋅ с × 3 × 10^8 м/с) / (1,6 × 10^-19 + 1,95 эВ) = 3,24 × 10^-7 м.

Таким образом, длина волны света, необходимая для достижения максимальной скорости фотоэлектронов (2000 км/час) на поверхности цезия, составляет 3,24 × 10^-7 метра.

Совет: Чтобы лучше понять фотоеффект и связанные с ним величины, рекомендуется изучить работу выхода для различных материалов и изучить вклад постоянной Планка в уравнение Эйнштейна для фотоеффекта.

Закрепляющее упражнение: Какую длину волны света нужно использовать для достижения максимальной скорости фотоэлектронов на поверхности платины, если работа выхода для платины составляет 5,4 эВ?

Тема: Фотоелектричний ефект та швидкість фотоелектронів

Пояснення: Фотоелектричний ефект відбувається, коли світлові частинки, такі як фотони, влучають у поверхню матеріалу і відбиваються від нього. Якщо енергія фотону більша за роботу виходу матеріалу, тоді фотон здатний висвіти фотоелектрон, а останній можуть вийти з поверхні матеріалу. Швидкість фотоелектронів залежить від енергії фотону та властивостей матеріалу.

В даному завданні, треба знайти довжину променя світла, що спрямовується на поверхню цезію, при якій максимальна швидкість фотоелектронів складає 2000 км/год. Для цезію, червона межа фотоефекту відома.

Для знаходження довжини світла, використовуємо співвідношення між енергією фотона та його довжиною хвилі, яке задається формулою Е = hc/λ, де Е - енергія фотона, h - постійна Планка, c - швидкість світла, λ - довжина хвилі світла.

Червона межа фотоефекту вказує на найменшу енергію фотона, необхідну для виходу фотоелектрона з поверхні матеріалу. Тому, для знаходження довжини променя світла, використаємо формулу Е = hc/λ, де Е дорівнює роботі виходу матеріалу.

Демонстрация: Для цезію, червона межа фотоефекту становить Е = 3 еВ. Знайдемо довжину променя світла, при якій максимальна швидкість фотоелектронів складає 2000 км/год.

Розв"язок:
1. Знайдемо енергію фотона за формулою Е = hc/λ, де h - постійна Планка, c - швидкість світла, λ - довжина хвилі світла.
2. Рівняння можна перетворити на λ = hc/Е.
3. Підставимо вираз для роботи виходу матеріалу Е = 3 еВ і швидкість світла c = 3 * 10^8 м/с.
4. Підставляємо значення виразу: λ = (6.626 * 10^-34 Дж * с * 3 * 10^8 м/с) / (3 еВ * 1.602 * 10^-19 Дж/еВ).

Совет: Для легшого розуміння теми, варто ознайомитися з основними поняттями фотоелектричного ефекту, такими як робота виходу матеріалу, хвиля світла та енергія фотона. Також, корисно вивчити співвідношення між довжиною хвилі світла, його енергією та швидкістю світла.

Практика: Знайдіть довжину променя світла, при якій максимальна швидкість фотоелектронів складає 3000 км/год, для матеріалу з червоною межею фотоефекту Е = 2.5 еВ. Використовуйте формулу Е = hc/λ, де h - постійна Планка, c - швидкість світла, λ - довжина хвилі світла.