Какую разность потенциалов необходимо установить для задерживания света с длиной волны 200нм на металлической поверхности с работой выхода 2,4эВ?
Подтвержденное решение:
Пояснение: Чтобы задержать свет на металлической поверхности, необходимо установить определенную разность потенциалов. Это связано с явлением фотоэффекта, когда фотоны света вырывают электроны с поверхности металла.
Для расчета необходимой разности потенциалов рассмотрим формулу для энергии фотона: E = hf, где E — энергия фотона, h — постоянная Планка и f — частота света.
Также у нас есть работа выхода (W), которая указывает на минимальную энергию, необходимую электрону, чтобы покинуть поверхность металла. Работа выхода связана с энергией фотона по формуле: W = hf — ϕ, где ϕ — работа выхода.
Для задержания света на поверхности металла энергия фотона должна быть равна или больше работе выхода. Из этого следует, что разность потенциалов (V) должна быть равна или больше энергии фотона, деленной на заряд электрона (e): V ≥ E/e.
Для данной задачи нам дана длина волны (λ) света и работа выхода (W). Чтобы найти разность потенциалов, воспользуемся формулой для энергии фотона: E = hc/λ, где c — скорость света.
Подставляя значения в формулу, получим: V ≥ (hc/λ)/e.
Если мы подставим конкретные значения в эту формулу, мы сможем определить необходимую разность потенциалов для задерживания света на данной металлической поверхности.
Пример использования: Найти разность потенциалов, необходимую для задерживания света с длиной волны 200нм на металлической поверхности с работой выхода 2,4эВ.
Решение:
Используем формулу: V ≥ (hc/λ)/e
Подставляем значения: V ≥ ((6,63 x 10^-34 Дж∙с) x (3 x 10^8 м/с)) / (200 x 10^-9 м) / (1,6 x 10^-19 Кл)
Выполняя вычисления, получим: V ≥ 12,4 В (округленно до ближайшего десятка).
Таким образом, необходимая разность потенциалов для задерживания света с длиной волны 200нм на металлической поверхности с работой выхода 2,4эВ составляет примерно 12,4 В.
Совет: Для лучшего понимания этой темы, рекомендуется ознакомиться с основами фотоэффекта и формулами, связанными с этим явлением. Также полезно понимать основные концепции работы выхода и энергии фотона.
Упражнение: Какую разность потенциалов необходимо установить для задерживания света с длиной волны 400нм на металлической поверхности с работой выхода 1,8эВ?