Какую частоту света следует использовать для облучения поверхности вольфрама, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов составляла 1000 км/с? При этом, работа выхода электрона из вольфрама составляет 4.5 эВ.
Lastochka
Для решения данной задачи, нам понадобится формула, описывающая связь между частотой света, работой выхода электрона и его максимальной скоростью. Данная формула называется формулой Эйнштейна для фотоэффекта:
\[E_{\text{кин}} = h \cdot \nu - \Phi\]
где:
\(E_{\text{кин}}\) - кинетическая энергия фотоэлектрона,
\(h\) - постоянная Планка (\(\approx 6.63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}\)),
\(\nu\) - частота света,
\(\Phi\) - работа выхода электрона из материала (в данном случае, вольфрама).
У нас известны максимальная скорость фотоэлектронов (\(v = 1000 \, \text{км/с}\)) и работа выхода электрона (назовем её \(\Phi\), значение не указано в задаче).
Максимальная скорость фотоэлектронов соответствует случаю, когда кинетическая энергия равна энергии, полученной от падающего света:
\[E_{\text{кин}} = h \cdot \nu - \Phi = \frac{1}{2} m v^2\]
где \(m\) - масса фотоэлектрона.
Так как у нас нет информации о массе фотоэлектрона, мы можем воспользоваться равенством для кинетической энергии движения электрона:
\[E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2\]
Получив это уравнение, мы можем найти значение массы электрона, зная его заряд и известные физические константы:
\[m = \frac{2 \cdot E_{\text{кин}}}{v^2}\]
Подставим значение максимальной скорости фотоэлектрона:
\[m = \frac{2 \cdot E_{\text{кин}}}{(1000 \, \text{км/с})^2}\]
Теперь, имея значение массы электрона, мы можем найти частоту света с помощью формулы Эйнштейна:
\[E_{\text{кин}} = h \cdot \nu - \Phi\]
Так как нам известны значения максимальной скорости фотоэлектрона и его массы, мы можем найти кинетическую энергию:
\[E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2\]
Подставим значение скорости и массы:
\[E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} \left( \frac{2 \cdot E_{\text{кин}}}{(1000 \, \text{км/с})^2} \right) \cdot (1000 \, \text{км/с})^2\]
Теперь у нас есть уравнение, в котором присутствует только неизвестная частота света \(\nu\). Решим его, чтобы найти нужное значение частоты.
\[E_{\text{кин}} = h \cdot \nu - \Phi\]
где:
\(E_{\text{кин}}\) - кинетическая энергия фотоэлектрона,
\(h\) - постоянная Планка (\(\approx 6.63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}\)),
\(\nu\) - частота света,
\(\Phi\) - работа выхода электрона из материала (в данном случае, вольфрама).
У нас известны максимальная скорость фотоэлектронов (\(v = 1000 \, \text{км/с}\)) и работа выхода электрона (назовем её \(\Phi\), значение не указано в задаче).
Максимальная скорость фотоэлектронов соответствует случаю, когда кинетическая энергия равна энергии, полученной от падающего света:
\[E_{\text{кин}} = h \cdot \nu - \Phi = \frac{1}{2} m v^2\]
где \(m\) - масса фотоэлектрона.
Так как у нас нет информации о массе фотоэлектрона, мы можем воспользоваться равенством для кинетической энергии движения электрона:
\[E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2\]
Получив это уравнение, мы можем найти значение массы электрона, зная его заряд и известные физические константы:
\[m = \frac{2 \cdot E_{\text{кин}}}{v^2}\]
Подставим значение максимальной скорости фотоэлектрона:
\[m = \frac{2 \cdot E_{\text{кин}}}{(1000 \, \text{км/с})^2}\]
Теперь, имея значение массы электрона, мы можем найти частоту света с помощью формулы Эйнштейна:
\[E_{\text{кин}} = h \cdot \nu - \Phi\]
Так как нам известны значения максимальной скорости фотоэлектрона и его массы, мы можем найти кинетическую энергию:
\[E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2\]
Подставим значение скорости и массы:
\[E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} \left( \frac{2 \cdot E_{\text{кин}}}{(1000 \, \text{км/с})^2} \right) \cdot (1000 \, \text{км/с})^2\]
Теперь у нас есть уравнение, в котором присутствует только неизвестная частота света \(\nu\). Решим его, чтобы найти нужное значение частоты.
Знаешь ответ?