Дано:
Красная граница фотоэффекта для металла: f = 4.5 * 10^14 Гц,
Частота монохроматического излучения: f_0 = 5.5 * 10^14 Гц,
Длина волны излучения: λ = 180 нм = 180 * 10^-9 м.
а) Наблюдается ли фотоэффект при облучении металла излучением с частотой 5.5 * 10^14 Гц?
Наблюдение фотоэффекта зависит от того, превышает ли энергия кванта света работу выхода из металла. Если f > f_0, то наблюдается фотоэффект.
Найдем энергию кванта света с частотой f_0:
E = hf_0,
где h - постоянная Планка (6.626 * 10^-34 Дж·с).
б) Найдем работу выхода для этого металла в электронвольтах.
Работа выхода W можно найти по формуле:
W = E - hf,
где E - энергия кванта света с частотой f.
в) Найдем задерживающее напряжение при освещении металла излучением с длиной волны 180 нм.
Энергия фотона света с длиной волны λ связана с его частотой f следующим образом:
E = hc / λ,
где c - скорость света (3 * 10^8 м/с).
Теперь приступим к решению.
а) Наблюдается ли фотоэффект при облучении металла излучением с частотой 5.5 * 10^14 Гц:
Дано: f_0 = 5.5 * 10^14 Гц.
Найдем энергию кванта света:
E = 6.626 * 10^-34 * 5.5 * 10^14 = 3.6443 * 10^-19 Дж.
б) Работа выхода для этого металла в электронвольтах:
W = E - 6.626 * 10^-34 * 4.5 * 10^14 = 3.6443 * 10^-19 - 2.9817 * 10^-19 = 0.6626 * 10^-19 Дж = 0.6626 эВ.
в) Задерживающее напряжение при освещении металла излучением с длиной волны 180 нм:
Найдем энергию фотона света:
E = 6.626 * 10^-34 * 3 * 10^8 / 180 * 10^-9 = 1.103 * 10^-18 Дж.
Энергия фотона должна превышать работу выхода для возникновения фотоэффекта, так как λ < λ_0:
W < E,
0.6626 * 10^-19 < 1.103 * 10^-18,
следовательно, фотоэффект будет наблюдаться.