Уединенный металлический шарик при освещении монохроматическим светом с частотой ν0 заряжается до максимального потенциала ϕmax1 = 0,8 В. Этот же шарик под действием излучения с частотой 2ν0 заряжается до максимального потенциала ϕmax2 = 4,1 В. Определите частоту света ν0.
от

1 Ответ

Дано:
- максимальный потенциал при частоте ν0: ϕmax1 = 0,8 В
- максимальный потенциал при частоте 2ν0: ϕmax2 = 4,1 В

Найти:
- частоту света ν0.

Решение:

1. По закону фотоэффекта, работа выхода (W) связана с максимальным потенциалом (ϕmax):

W = e * ϕmax,

где e - заряд электрона (приблизительно 1,602 * 10^-19 Кл).

2. Для двух случаев можно записать:

W = h * ν0 - e * ϕmax1
W = h * (2ν0) - e * ϕmax2.

3. Так как оба выражения равны W, приравняем их:

h * ν0 - e * ϕmax1 = h * (2ν0) - e * ϕmax2.

4. Перепишем уравнение и выделим h:

h * ν0 - h * (2ν0) = e * ϕmax2 - e * ϕmax1.

5. Упростим:

-h * ν0 = e * (ϕmax2 - ϕmax1).

6. Теперь подставим известные значения для ϕmax1 и ϕmax2:

ϕmax2 - ϕmax1 = 4,1 В - 0,8 В = 3,3 В.

7. Подставим это значение в уравнение:

-h * ν0 = e * 3,3 В.

8. Выразим h * ν0:

h * ν0 = -e * 3,3 В.

9. Подставляем заряд электрона:

h * ν0 = -(1,602 * 10^-19 Кл) * 3,3 В.

10. Вычислим:

h * ν0 = -5,287 * 10^-19 Дж.

11. Теперь используем отношение между энергией и частотой:

E = h * ν0.

12. Решим уравнение для ν0:

ν0 = -5,287 * 10^-19 / h.

13. Принимаем значение постоянной Планка h ≈ 6,626 * 10^-34 Дж·с:

ν0 = -5,287 * 10^-19 / 6,626 * 10^-34.

14. Посчитаем:

ν0 ≈ 7,986 * 10^14 Гц.

Ответ:
Частота света ν0 составляет приблизительно 7,99 * 10^14 Гц.
от