При опроміненні металу світлом частотою 1,2 ПГц максимальна швидкість фотоелектронів дорівнює 0,99 Мм/с. Визначте довжину хвилі, яка відповідає червоній границі фотоефекту для цього металу.
За формулою Е = h·f, де Е - енергія кванта світла, f - частота світла, h - стала Планка, знаходимо енергію кванта світла:
E = h·f = 6,63·10^-34 Дж с·1 · 1,2·10^15 Гц ≈ 8·10^-19 Дж.
З іншого боку, за формулою енергії фотона Е = (1/2)·m·v^2, де m - маса фотоелектрона, v - його швидкість, знаходимо значення маси фотоелектрона:
m = 2·E/v^2 ≈ 9,5·10^-31 кг.
З атомної таблиці визначаємо тип металу - навприклад, металів з масою атомів близької до 9,5·10^-31 кг досить багато, але ми не знаємо конкретної інформації про метал. Отже, застосовуємо формулу для границі фотоефекту:
λ = hc/E_g,
де λ - довжина хвилі світла, яке викликає фотоефект, c - швидкість світла, E_g - робот функція матеріалу.
Якщо максимальна швидкість фотоелектронів дорівнює 0,99 Мм/с, то їх максимальна енергія E_max = (1/2)·m·v_max^2 = (1/2)·9,5·10^-31 кг · (990 м/с)^2 ≈ 4,6·10^-19 Дж. Отже, робот функції матеріалу дорівнює E_g = E_max ≈ 4,6·10^-19 Дж.
Answers & Comments
За формулою Е = h·f, де Е - енергія кванта світла, f - частота світла, h - стала Планка, знаходимо енергію кванта світла:
E = h·f = 6,63·10^-34 Дж с·1 · 1,2·10^15 Гц ≈ 8·10^-19 Дж.
З іншого боку, за формулою енергії фотона Е = (1/2)·m·v^2, де m - маса фотоелектрона, v - його швидкість, знаходимо значення маси фотоелектрона:
m = 2·E/v^2 ≈ 9,5·10^-31 кг.
З атомної таблиці визначаємо тип металу - навприклад, металів з масою атомів близької до 9,5·10^-31 кг досить багато, але ми не знаємо конкретної інформації про метал. Отже, застосовуємо формулу для границі фотоефекту:
λ = hc/E_g,
де λ - довжина хвилі світла, яке викликає фотоефект, c - швидкість світла, E_g - робот функція матеріалу.
Якщо максимальна швидкість фотоелектронів дорівнює 0,99 Мм/с, то їх максимальна енергія E_max = (1/2)·m·v_max^2 = (1/2)·9,5·10^-31 кг · (990 м/с)^2 ≈ 4,6·10^-19 Дж. Отже, робот функції матеріалу дорівнює E_g = E_max ≈ 4,6·10^-19 Дж.
Підставляємо значення в формулу і отримуємо:
λ = hc/E_g = 6,63·10^-34 Дж с·1 · 3·10^8 м/с / 4,6·10^-19 Дж ≈ 4,3·10^-7 м = 430 нм.
Таким чином, довжина хвилі, яка відповідає червоній границі фотоефекту для цього металу, дорівнює близько 430 нм.