Дано:
1. Энергия основного состояния атома водорода E1 = -13,6 эВ.
2. Модуль импульса первого фотона p.
3. Частота второго фотона nu_2, равная частоте красной границы фотоэффекта для материала с работой выхода Aвых (в джоулях).
Найти: Энергию возбужденного состояния атома водорода E_н.
Решение:
1. Энергию первого фотона можно выразить через его импульс:
E_1 = pc,
где c – скорость света (около 3 * 10^8 м/с).
2. Энергию второго фотона можно выразить через его частоту:
E_2 = h * nu_2,
где h – постоянная Планка (примерно 6,626 * 10^-34 Дж·с).
3. Частота красной границы фотоэффекта определяется следующим образом:
nu_2 = Aвых / h.
4. Теперь запишем полную энергию, которая испускается при переходе из возбужденного состояния в основное:
E_н = E1 + E_1 + E_2.
5. Подставим значения E_1 и E_2:
E_н = E1 + pc + h * (Aвых / h).
6. Упрощаем уравнение:
E_н = E1 + pc + Aвых.
7. Подставляем значение E1:
E_н = -13,6 + pc + Aвых.
Ответ: Энергия возбужденного состояния атома водорода равна -13,6 + pc + Aвых.