Каковы максимальная кинетическая энергия и максимальная скорость фотоэлектронов при разных значениях задерживающей

Хорошо, давайте решим задачу о фотоэффекте. Фотоэффект происходит, когда фотоны света сталкиваются с поверхностью материала и выбивают электроны из атомов. Максимальная кинетическая энергия \(E_k\) фотоэлектрона определяется следующей формулой:

\[E_k = e \cdot U_0\]

где \(e\) - заряд элементарной частицы (1,602 x 10\(^{-19}\) Кл), \(U_0\) - задерживающая разность потенциалов.

Кроме того, мы можем использовать формулу для расчета максимальной скорости фотоэлектрона, используя связь между кинетической энергией и скоростью фотоэлектрона:

\[E_k = \frac{1}{2} m v^2\]

где \(m\) - масса фотоэлектрона, \(v\) - скорость фотоэлектрона.

Поскольку масса фотоэлектрона очень мала (9,11 x 10\(^{-31}\) кг), можно пренебречь ею при решении задачи. То есть скорость фотоэлектрона будет определяться только его кинетической энергией.

Давайте решим задачу для каждого значения задерживающей разности потенциалов:

1) При \(U_0 = 2\) В:
\[E_k = e \cdot U_0 = 1,602 \cdot 10^{-19} \, Кл \cdot 2 \, В = 3,204 \cdot 10^{-19} \, Дж\]
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна 3,204 x 10\(^{-19}\) Дж.

2) При \(U_0 = 1\) В:
\[E_k = e \cdot U_0 = 1,602 \cdot 10^{-19} \, Кл \cdot 1 \, В = 1,602 \cdot 10^{-19} \, Дж\]
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна 1,602 x 10\(^{-19}\) Дж.

3) При \(U_0 = 4,5\) В:
\[E_k = e \cdot U_0 = 1,602 \cdot 10^{-19} \, Кл \cdot 4,5 \, В = 7,209 \cdot 10^{-19} \, Дж\]
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна 7,209 x 10\(^{-19}\) Дж.

Таким образом, максимальная скорость фотоэлектрона будет равна кинетической энергии фотоэлектрона, поскольку мы пренебрегаем его массой. Поэтому, максимальная скорость фотоэлектрона будет:

1) При \(U_0 = 2\) В: 3,204 x 10\(^{-19}\) Дж.
2) При \(U_0 = 1\) В: 1,602 x 10\(^{-19}\) Дж.
3) При \(U_0 = 4,5\) В: 7,209 x 10\(^{-19}\) Дж.

Это значит, что фотоэлектроны будут иметь максимальную скорость, равную кинетической энергии, которая зависит от задерживающей разности потенциалов.