Определите модуль максимальной скорости фотоэлектронов, покидающих поверхность натрия при облучении его светом с частотой ν = 4,5 · 1015 Гц. Красная граница фотоэффекта для натрия λmax = 5,5 · 10–7 м
от

1 Ответ

Дано:
- частота света ν = 4,5 · 10^15 Гц
- длина волны красной границы фотоэффекта для натрия λmax = 5,5 · 10^-7 м

Найти:
- модуль максимальной скорости фотоэлектронов v max

Решение:

1. Сначала найдем работу выхода электрона из натрия Авых, используя формулу:
   Авых = h * c / λmax,
   где h — постоянная Планка (h ≈ 6.626 * 10^-34 Дж·с) и c — скорость света (c ≈ 3 * 10^8 м/с).

2. Подставим значение длины волны в формулу для работы выхода:
   Авых = (6.626 * 10^-34 Дж·с) * (3 * 10^8 м/с) / (5,5 * 10^-7 м)
   Авых ≈ (1.9878 * 10^-25 Дж·м) / (5.5 * 10^-7 м)
   Авых ≈ 3.61 * 10^-19 Дж.

3. Переведем работу выхода в электрон-вольты:
   Авых(эВ) = Авых / (1.6 * 10^-19 Дж/эВ).
   Авых(эВ) ≈ (3.61 * 10^-19 Дж) / (1.6 * 10^-19 Дж/эВ)
   Авых(эВ) ≈ 2.26 эВ.

4. Теперь найдем энергию фотона E, используя формулу:
   E = h * ν.
   
5. Подставим значение частоты для нахождения энергии фотона:
   E = (6.626 * 10^-34 Дж·с) * (4.5 * 10^15 Гц)
   E ≈ 2.98 * 10^-18 Дж.

6. Переведем энергию фотона в электрон-вольты:
   E(эВ) = E / (1.6 * 10^-19 Дж/эВ).
   E(эВ) ≈ (2.98 * 10^-18 Дж) / (1.6 * 10^-19 Дж/эВ)
   E(эВ) ≈ 18.625 эВ.

7. Найдем максимальную кинетическую энергию электронов Eк max:
   Eк max = E - Авых.
   Eк max = 2.98 * 10^-18 Дж - 3.61 * 10^-19 Дж
   Eк max ≈ 2.62 * 10^-18 Дж.

8. Чтобы найти модуль максимальной скорости электронов v max, используем формулу:
   Eк max = (m * v max^2) / 2,
   где m — масса электрона (m ≈ 9.11 * 10^-31 кг).

9. Перепишем уравнение для v max:
   v max = sqrt((2 * Eк max) / m).

10. Подставим значения в формулу для v max:
    v max = sqrt((2 * 2.62 * 10^-18 Дж) / (9.11 * 10^-31 кг))
    v max = sqrt((5.24 * 10^-18 Дж) / (9.11 * 10^-31 кг))
    v max ≈ sqrt(5.76 * 10^12)
    v max ≈ 2.4 * 10^6 м/с.

Ответ:
Модуль максимальной скорости фотоэлектронов, покидающих поверхность натрия, составляет примерно 2.4 * 10^6 м/с.
от