Дано: λ_света = 300 нм, λ_красной границы = 332 нм
Найти: максимальный потенциал, приобретаемый цинковой пластинкой
Решение:
Известно, что когда свет падает на металлическую поверхность, может возникнуть фотоэффект. В результате фотоэффекта электроны могут вырываться из поверхности металла и иметь определенную кинетическую энергию. Максимальная кинетическая энергия электрона (K_max) связана с максимальной возможной энергией фотона (E_max) и потенциалом пластинки (V) следующим образом:
K_max = E_max - qV,
где q - абсолютная величина заряда электрона.
Красная граница для цинка указывает на минимальную энергию фотонов, которые способны вызвать фотоэффект на цинковой поверхности. Это означает, что максимальная энергия фотонов, способных вызвать фотоэффект, будет соответствовать длине волны красной границы:
E_max = hc / λ_красной границы,
где h - постоянная Планка, c - скорость света.
Разрешите выразить E_max через λ_света и λ_красную границу:
E_max = hc / λ_света.
Следовательно, максимальная кинетическая энергия электрона будет равна нулю при λ_света = λ_красная граница.
То есть, для того чтобы вырвать электрон из цинка, необходимо превысить красную границу, иначе фотон не будет иметь достаточно энергии для вырывания электрона.
Затем, с учетом этого, можем рассчитать максимальный потенциал V:
V = E_max / q = (hc / λ_света) / q.
Подставляем известные значения:
V = (6.626 × 10^(-34) Дж·с * 3 × 10^8 м/с) / (300 × 10^(-9) м) / (1.602 × 10^(-19) Кл).
Упрощаем выражение:
V ≈ 4.12 В.
Ответ: Максимальный потенциал, приобретаемый цинковой пластинкой, составляет примерно 4.12 В.