Дано:
- Максимальная скорость электронов v = 10^6 м/с.
- Красная граница фотоэффекта для цинка λ = 290 нм = 290 * 10^-9 м.
Найти:
Часть энергии фотона, расходующаяся на работу выхода.
Решение:
1. Сначала найдем максимальную кинетическую энергию K_max выбитых электронов с помощью формулы:
K_max = (1/2) * m * v^2,
где m - масса электрона (примерно 9,11 * 10^-31 кг).
Подставим значения:
K_max = (1/2) * (9,11 * 10^-31 кг) * (10^6 м/с)^2
= (1/2) * (9,11 * 10^-31) * (10^12)
= 4,555 * 10^-19 Дж.
2. Теперь найдем энергию фотонов E с помощью формулы:
E = h * c / λ,
где h - постоянная Планка (примерно 6,63 * 10^-34 Дж·с), c - скорость света (примерно 3 * 10^8 м/с).
Подставим значения:
E = (6,63 * 10^-34 Дж·с) * (3 * 10^8 м/с) / (290 * 10^-9 м)
= (1,989 * 10^-25 Дж·м) / (290 * 10^-9 м)
= 6,86 * 10^-19 Дж.
3. Часть энергии фотона, которая расходуется на работу выхода W, можно найти по формуле:
W = E - K_max.
Подставим значения:
W = 6,86 * 10^-19 Дж - 4,555 * 10^-19 Дж
= 2,305 * 10^-19 Дж.
4. Теперь найдем отношение работы выхода к энергии фотона:
Часть энергии = W / E.
Подставим значения:
Часть энергии = (2,305 * 10^-19 Дж) / (6,86 * 10^-19 Дж)
≈ 0,335.
Ответ:
Часть энергии фотона, расходуемая на работу выхода, составляет примерно 0,335 или 33,5%.