№1)Каково задерживающее напряжение для электронов, вырванных ультрафиолетовым излучением с длиной волны 0,1 мкм из вольфрамовой пластины? №2)Измеренное при фотоэффекте значение задерживающего напряжения равно 2,4 В. Найдите длину волны падающего на поверхность излучения, если работа выхода электронов из металла 2,4 * 10 в -19 степени Дж? №3)Какова максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих при действии на поверхность цинка ультрафиолетового излучения с длинной волны 150 нм?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

№1) Для определения задерживающего напряжения необходимо воспользоваться формулой для работы выхода
(W = h\cdot f - e\cdot U)
где (W) - работа выхода, (h) - постоянная Планка, (f) - частота излучения, (e) - заряд электрона, (U) - задерживающее напряжение.

Для ультрафиолетового излучения длиной волны 0,1 мкм (или 100 нм) частота можно найти по формуле
(f = \frac{c}{\lambda})
где (c) - скорость света, (\lambda) - длина волны.

Подставляем значения и находим частоту излучения
(f = \frac{3\cdot 10^8}{100\cdot10^{-9}} = 3\cdot 10^{15} \, Гц).

Теперь можем подставить все значения в формулу для работы выхода и найти задерживающее напряжение
(h\cdot f - e\cdot U = W)
(6,63\cdot 10^{-34} \cdot 3\cdot 10^{15} - 1,6\cdot 10^{-19} \cdot U = 2,4\cdot 10^{-19})
(1,989\cdot 10^{-18} - 1,6\cdot 10^{-19} \cdot U = 2,4\cdot 10^{-19})
(1,989\cdot 10^{-18} - 2,4\cdot 10^{-19} = 1,6\cdot 10^{-19} \cdot U)
(1,749\cdot 10^{-18} = 1,6\cdot 10^{-19} \cdot U)
(U = \frac{1,749\cdot 10^{-18}}{1,6\cdot 10^{-19}} = 10,93\, V).

Итак, задерживающее напряжение для электронов, вырванных ультрафиолетовым излучением с длиной волны 0,1 мкм из вольфрамовой пластины, равно 10,93 В.

№2) Для определения длины волны падающего на поверхность излучения можно использовать полученное в предыдущем пункте значение задерживающего напряжения и работу выхода
(W = h\cdot f - e\cdot U)
Подставляем известные значения и находим частоту
(W = 2,4\cdot 10^{-19}) (работа выхода)
(U = 2,4) В (задерживающее напряжение)
(h = 6,63\cdot 10^{-34}) (постоянная Планка)
(e = 1,6\cdot 10^{-19}) (заряд электрона).

(h\cdot f = W + e\cdot U)
(f = \frac{W + e\cdot U}{h} = \frac{2,4\cdot 10^{-19} + 1,6\cdot 10^{-19}\cdot 2,4}{6,63\cdot 10^{-34}} = \frac{6\cdot 10^{-19}}{6,63\cdot 10^{-34}} = 9,02\cdot 10^{14} \, Гц).

Теперь можем найти длину волны по формуле
(\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3\cdot 10^8}{9,02\cdot 10^{14}} = 332,59 \, нм).

Итак, длина волны падающего на поверхность излучения составляет 332,59 нм.

№3) Для определения максимальной скорости фотоэлектронов можно использовать формулу для энергии фотонов
(E = \frac{h\cdot c}{\lambda})
где (E) - энергия фотонов, (h) - постоянная Планка, (c) - скорость света, (\lambda) - длина волны.

Подставляем известные значения и находим энергию фотонов
(E = \frac{6,63\cdot 10^{-34} \cdot 3\cdot 10^8}{150\cdot 10^{-9}} = 1,326\cdot 10^{-17} \, Дж).

Максимальная скорость фотоэлектронов найдется из формулы
(E{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2)
где (E{\text{кин}}) - кинетическая энергия фотоэлектронов, (m) - масса электрона, (v) - скорость фотоэлектронов.

Подставляем значения и находим скорость фотоэлектронов
(v = \sqrt{\frac{2\cdot 1,326\cdot 10^{-17}}{9,11\cdot 10^{-31}}} \approx \sqrt{\frac{2,652\cdot 10^{-17}}{9,11\cdot 10^{-31}}} = \sqrt{2,91\cdot 10^{13}} = 1,71\cdot 10^6 \, м/с).

Итак, максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих при действии на поверхность цинка ультрафиолетового излучения с длиной волны 150 нм, составляет 1,71 * 10^6 м/с.