Вопрос задан 11.08.2025 в 21:57. Предмет Физика. Спрашивает Максимов Ваня.

Найдите работу выхода электрона с поверхности некоторого материала, если при облучении этого материала жёлтым светом скорость выбитых электронов равна \(0,28 \times 10^6 \, \text{м/с}\). Длина волны жёлтого света равна \(590 \, \text{нм}\).

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Добровольський Саша.

Для решения задачи будем использовать уравнение фотоэлектрического эффекта:

Eвых=hν−WE_{\text{вых}} = h\nu - W

где:

  • EвыхE_{\text{вых}} — работа выхода электрона с поверхности материала,

  • hh — постоянная Планка (h=6,626×10−34 Дж⋅сh = 6,626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}),

  • ν\nu — частота света,

  • WW — работа выхода электрона с поверхности материала.

Частоту света ν\nu можно выразить через длину волны λ\lambda:

ν=cλ\nu = \frac{c}{\lambda}

где:

  • cc — скорость света (c=3×108 м/сc = 3 \times 10^8 \, \text{м/с}),

  • λ\lambda — длина волны света.

Теперь можно подставить выражение для ν\nu в уравнение фотоэлектрического эффекта:

Eвых=hcλ−WE_{\text{вых}} = h \frac{c}{\lambda} - W

Для нахождения работы выхода WW нужно воспользоваться кинетической энергией выбитого электрона. Кинетическая энергия EкE_{\text{к}} электрона с заданной скоростью рассчитывается по формуле:

Eк=mv22E_{\text{к}} = \frac{m v^2}{2}

где:

  • mm — масса электрона (m=9,11×10−31 кгm = 9,11 \times 10^{-31} \, \text{кг}),

  • vv — скорость выбитого электрона.

По закону сохранения энергии, фотон передает электрона только часть своей энергии, а оставшаяся энергия идет на выбивание электрона из материала и его кинетическую энергию:

hcλ=W+mv22h \frac{c}{\lambda} = W + \frac{m v^2}{2}

Из этого уравнения можно выразить работу выхода WW:

W=hcλ−mv22W = h \frac{c}{\lambda} - \frac{m v^2}{2}

Теперь подставим известные значения:

  • λ=590 нм=590×10−9 м\lambda = 590 \, \text{нм} = 590 \times 10^{-9} \, \text{м},

  • v=0,28×106 м/сv = 0,28 \times 10^6 \, \text{м/с},

  • h=6,626×10−34 Дж⋅сh = 6,626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с},

  • c=3×108 м/сc = 3 \times 10^8 \, \text{м/с},

  • m=9,11×10−31 кгm = 9,11 \times 10^{-31} \, \text{кг}.

Подставляем эти значения в уравнение для работы выхода:

W=6,626×10−34⋅3×108590×10−9−9,11×10−31⋅(0,28×106)22W = 6,626 \times 10^{-34} \cdot \frac{3 \times 10^8}{590 \times 10^{-9}} - \frac{9,11 \times 10^{-31} \cdot (0,28 \times 10^6)^2}{2}

Выполним вычисления:

  1. Рассчитаем первую часть уравнения:

hcλ=6,626×10−34⋅3×108590×10−9=6,626×10−34⋅5,084×1014≈3,37×10−19 Джh \frac{c}{\lambda} = 6,626 \times 10^{-34} \cdot \frac{3 \times 10^8}{590 \times 10^{-9}} = 6,626 \times 10^{-34} \cdot 5,084 \times 10^{14} \approx 3,37 \times 10^{-19} \, \text{Дж}
  1. Рассчитаем вторую часть уравнения:

mv22=9,11×10−31⋅(0,28×106)22=9,11×10−31⋅7,84×10112≈3,57×10−19 Дж\frac{m v^2}{2} = \frac{9,11 \times 10^{-31} \cdot (0,28 \times 10^6)^2}{2} = \frac{9,11 \times 10^{-31} \cdot 7,84 \times 10^{11}}{2} \approx 3,57 \times 10^{-19} \, \text{Дж}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос