Визначте швидкість вибуху фотоелектронів при опромінюванні цезію світлом довжиною хвилі

Перед тем, как приступить к решению задачи, давайте определим некоторые понятия, чтобы было легче понять суть задачи.

Фотоэффект - это явление, при котором электроны, находящиеся на поверхности материала (например, металла), выбиваются из этого материала под действием света. Чтобы понять, как это происходит, нужно знать проявление свойств фотонов света, называемое фотонной энергией.

Фотонная энергия (E) выражается формулой E = hf, где h - постоянная Планка (около \(6.63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}\)), f - частота света (в герцах, \(1 \, \text{Гц} = 1 \, \text{с}^{-1}\)).

Задача гласит: «Определите скорость выбивания фотоэлектронов при облучении цезия светом длиной волны λ». Чтобы решить эту задачу, мы будем использовать закон Эйнштейна для фотоэффекта:

\(E_{\text{фото}} = \Phi + \text{КЭ}\)

где \(E_{\text{фото}}\) - фотоэнергия (энергия фотона света), \(\Phi\) - работа выхода (минимальная энергия, необходимая для выбивания электрона), и \(\text{КЭ}\) - кинетическая энергия выбитого фотоэлектрона.

Теперь, когда мы знаем необходимые формулы, приступим к решению задачи. Мы знаем, что \(E_{\text{фото}} = hf\), а также то, что энергия фотона связана с его скоростью света (c) и длиной волны (λ) формулой:

\(E_{\text{фото}} = \frac{hc}{\lambda}\)

где h - постоянная Планка, c - скорость света (\(3 \times 10^8 \, \text{м/с}\)), а λ - длина волны света.

Теперь мы можем выразить фотонную энергию:

\(E_{\text{фото}} = \frac{hc}{\lambda}\)

Задача просит нас найти скорость выбивания фотоэлектронов, поэтому нам нужно найти \(E_{\text{фото}}\) и вычесть из него работу выхода (Ф) для цезия.

Таким образом, ответ на задачу будет следующим:

\(E_{\text{фотоэнергия}} = \frac{hc}{\lambda} - \Phi\)

Полученное значение фотоэнергии будет показывать скорость выбивания фотоэлектронов при опрометывании цезия светом длиной волны λ. Остается только подставить значения постоянных (h и c), длины волны и работу выхода для цезия в данную формулу, чтобы получить численный ответ.