Какая будет максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона, если свет длиной 170 нм будет падать на серебро? При этом, красная граница фотоэффекта для серебра составляет 4,3 эВ.
Точный ответ:
Объяснение: Фотоэффект — это явление, при котором падающий свет вызывает выбивание электронов из поверхности материала. Кинетическая энергия фотоэлектрона зависит от энергии фотона света и работы выхода материала.
Для решения данной задачи нам необходимо знать энергию фотона света, которая выражается через его длину волны. Связь между энергией фотона и длиной волны света определена формулой:
E = hc/λ
где E — энергия фотона, h — постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж·с), c — скорость света (3 x 10^8 м/с), λ — длина волны света.
Для нахождения кинетической энергии фотоэлектрона мы должны вычесть работу выхода материала из энергии фотона:
K = E — W
где K — кинетическая энергия фотоэлектрона, E — энергия фотона, W — работа выхода материала.
В задаче уже указано, что красная граница фотоэффекта для серебра составляет 4,3 эВ. При этой энергии электрон может выйти из материала. Для перевода энергии в электронвольты (эВ), воспользуемся следующим преобразованием: 1 эВ = 1,6 x 10^-19 Дж.
Теперь мы можем решить задачу. Сначала находим энергию фотона света:
E = hc/λ
E = (6.626 x 10^-34 Дж·с * 3 x 10^8 м/с) / (170 x 10^-9 м)
E = 1,235 x 10^-15 Дж
Переводим энергию в электронвольты:
1,235 x 10^-15 Дж * (1/1,6 x 10^-19 Дж/эВ) = 7,72 эВ
Кинетическая энергия фотоэлектрона:
K = E — W
K = 7,72 эВ — 4,3 эВ
K = 3,42 эВ
Таким образом, максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона составляет 3,42 эВ.
Совет: Для более легкого понимания фотоэффекта рекомендуется изучить основные понятия волновой и квантовой природы света, а также узнать о работе выхода различных материалов.
Упражнение: На какую длину волны должен быть падающий свет, чтобы кинетическая энергия фотоэлектрона достигла максимального значения для данного материала, если работа выхода составляет 2,8 эВ? (Ответ предоставить в нанометрах)