Максимальний імпульс фотоелектронів, вибитих із поверхні металу, дорівнює 6,6 ·10 -25 кг м/с. Якою є енергія фотонів, що діють на поверхню металу, якщо робота виходу дорівнює 4,5 еВ ?
Для визначення енергії фотонів, які вибивають фотоелектрони з поверхні металу, ми можемо скористатися формулою Е = hf, де Е - енергія фотона, h - стала Планка, f - частота світла.
Але в цьому завданні ми маємо імпульс фотоелектронів, а не їхню частоту. Тому ми можемо скористатися формулою для кінетичної енергії електрона, що виходить з поверхні металу, яка виражається як:
K = E - W,
де K - кінетична енергія фотоелектрона, E - енергія фотона, а W - робота виходу (енергія, необхідна для виходу електрона з поверхні металу).
Завдяки закону збереження енергії, ми знаємо, що енергія фотона дорівнює енергії, яку отримує фотоелектрон, тобто:
E = K + W.
Тепер ми можемо обчислити енергію фотона:
E = K + W = (1/2)mv^2 + W,
де m - маса фотоелектрона, v - його швидкість.
З імпульсу фотоелектрона ми можемо знайти його швидкість:
p = mv,
де p - імпульс фотоелектрона.
Тому v = p/m.
Підставляючи це значення до формули для енергії фотона, ми отримуємо:
E = (1/2)(p/m)^2 + W.
Замінюючи дані, отримуємо:
E = (1/2)((6,6 · 10^-25)/(9,109 · 10^-31))^2 + 4,5 еВ.
Отримана величина енергії в електрон-вольтах, але ми можемо перевести її в джоулі, помноживши на елементарний заряд:
E = (1,6 · 10^-19) · (1/2)((6,6 · 10^-25)/(9,109 · 10^-31))^2 + 4,5 · 1,6 · 10^-19 Дж.
Answers & Comments
Ответ:
Для визначення енергії фотонів, які вибивають фотоелектрони з поверхні металу, ми можемо скористатися формулою Е = hf, де Е - енергія фотона, h - стала Планка, f - частота світла.
Але в цьому завданні ми маємо імпульс фотоелектронів, а не їхню частоту. Тому ми можемо скористатися формулою для кінетичної енергії електрона, що виходить з поверхні металу, яка виражається як:
K = E - W,
де K - кінетична енергія фотоелектрона, E - енергія фотона, а W - робота виходу (енергія, необхідна для виходу електрона з поверхні металу).
Завдяки закону збереження енергії, ми знаємо, що енергія фотона дорівнює енергії, яку отримує фотоелектрон, тобто:
E = K + W.
Тепер ми можемо обчислити енергію фотона:
E = K + W = (1/2)mv^2 + W,
де m - маса фотоелектрона, v - його швидкість.
З імпульсу фотоелектрона ми можемо знайти його швидкість:
p = mv,
де p - імпульс фотоелектрона.
Тому v = p/m.
Підставляючи це значення до формули для енергії фотона, ми отримуємо:
E = (1/2)(p/m)^2 + W.
Замінюючи дані, отримуємо:
E = (1/2)((6,6 · 10^-25)/(9,109 · 10^-31))^2 + 4,5 еВ.
Отримана величина енергії в електрон-вольтах, але ми можемо перевести її в джоулі, помноживши на елементарний заряд:
E = (1,6 · 10^-19) · (1/2)((6,6 · 10^-25)/(9,109 · 10^-31))^2 + 4,5 · 1,6 · 10^-19 Дж.
Отримуємо:
E ≈ 1,09