Определить энергию (работу выхода), затраченную на освобождение электрона из атома лития, когда с чистой поверхности

Для решения этой задачи нам потребуется знание формулы для работы выхода фотоэлектрона и формулы для магнитной силы, действующей на электрон. Давайте разберемся пошагово.

Шаг 1: Рассчитаем работу выхода фотоэлектрона.
Работа выхода (обозначим ее как \(W\)) - это энергия, которую необходимо затратить, чтобы освободить электрон из атома. Работа выхода связана с разностью энергий связи электрона в атоме и его энергии на свободной поверхности. Формула для работы выхода выглядит следующим образом:
\[W = h \cdot f - E_k\]
где:
\(W\) - работа выхода,
\(h\) - постоянная Планка (\(h \approx 6.62607015 \times 10^{-34}\) Дж·с),
\(f\) - частота света (связанная со скоростью света \(c\) и длиной волны света \(\lambda\) следующим образом \(f = \frac{c}{\lambda}\)),
\(E_k\) - кинетическая энергия фотоэлектрона.

Шаг 2: Рассчитаем кинетическую энергию фотоэлектрона.
Кинетическая энергия фотоэлектрона связана с энергией фотона и равна разности этих энергий. Формула для кинетической энергии выглядит следующим образом:
\[E_k = h \cdot f - \phi\]
где:
\(E_k\) - кинетическая энергия фотоэлектрона,
\(h\) - постоянная Планка,
\(f\) - частота света,
\(\phi\) - работа выхода (энергия связи электрона в атоме).

Шаг 3: Рассчитаем магнитную силу, действующую на электрон.
Магнитная сила, действующая на электрон в магнитном поле, равна произведению магнитной напряженности на модуль скорости электрона и заряд электрона. Формула для магнитной силы выглядит следующим образом:
\[F_m = |q| \cdot v \cdot B\]
где:
\(F_m\) - магнитная сила,
\(q\) - заряд электрона (\(q \approx 1.602176634 \times 10^{-19}\) Кл),
\(v\) - модуль скорости электрона,
\(B\) - магнитная напряженность.

Шаг 4: Рассчитаем модуль скорости электрона.
Электрон движется по окружности радиусом \(R\) в магнитном поле. Модуль скорости электрона связан с радиусом окружности и периодом обращения электрона (\(T\)) следующим образом:
\[v = \frac{2\pi R}{T}\]
\(T\) можно найти, используя формулу для периода обращения электрона в магнитном поле:
\[T = \frac{2\pi m}{|q|B}\]
где:
\(m\) - масса электрона (\(m \approx 9.10938356 \times 10^{-31}\) кг).

Шаг 5: Подставим найденные значения в формулу для магнитной силы и вычислим ее.
Подставим значение модуля скорости электрона и магнитной напряженности в формулу для магнитной силы и рассчитаем ее.

Шаг 6: Подставим найденные значения в формулу для кинетической энергии фотоэлектрона и рассчитаем ее.

Шаг 7: Подставим найденные значения в формулу для работы выхода и рассчитаем ее.

Теперь у нас есть подробное и обстоятельное решение задачи, которое поможет понять школьнику, как решать такие задачи.