Question

При переходе атома водорода с четвертого стационарного состояния в первое излучается квант света, который, попав на поверхность металла, вызывает фотоэффект. Вылетевший из металла фотоэлектрон попадает в область пространства, где созданы взаимно перпендикулярные однородные электростатическое и магнитное поля, и движется в них прямолинейно и равномерно. Если модуль напряженности электростатического поля Е-12 КВ. M a а модуль индукции магнитного поля В=10 мТл, то красная граница да фотоэффекта для металла равна ... нм.

Answer 1

Дано: E = 12 кВ/м = 12*10^3 V/m, B = 10 мТл = 10^-2 T

Найти красную границу для фотоэффекта.

Решение:

Красная граница фотоэффекта определяется условием, что кинетическая энергия фотоэлектрона равна работе выхода из металла:

eU = h*f - Ф

где e - заряд электрона, U - потенциал металла, h - постоянная Планка, f - частота света, Ф - функция работы.

Из условия движения фотоэлектрона в электростатическом и магнитном полях получаем:

eE = e*v*B

где v - скорость фотоэлектрона.

Так как фотоэлектрон движется равномерно, то его ускорение в направлении электростатического поля равно нулю:

eE = e*v*B

e*E = e*v*B

E = v*B

12*10^3 = v*10^-2

v = 1.2*10^5 m/s

Подставляем значение скорости в уравнение для красной границы фотоэффекта:

eU = h*f - Ф

12*10^3 = 6.63*10^-34*f - Ф

Ф = 6.63*10^-34*f - 12*10^3

12 = 6.63*10^-34*f - 12*10^3

6.63*10^-34*f = 24

f ≈ 3.61*10^32 Гц

Скорость света в вакууме: c = f*λ

3*10^8 = 3.61*10^32*λ

λ ≈ 8.32*10^-25 м

Ответ: красная граница для фотоэффекта равна примерно 8.32*10^-25 м.