Вопрос задан 22.07.2026 в 10:51. Предмет Физика. Спрашивает Ежевская Милана.

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой E(n) = -13,6/n² эВ, где n = 1, 2, 3... При переходе атома из состояния E(2) в состояние E(1) атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, ν₀ = 6·10¹⁴ Гц. Чему равен максимально возможный импульс фотоэлектрона?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Харченко Соня.

Энергия фотона, который испускает атом водорода при переходе из состояния E(2)E(2) в состояние E(1)E(1), равна разности энергий уровней:

Eγ=E(2)−E(1)E_\gamma = E(2)-E(1)

По формуле:

E(n)=−13,6n2 эВE(n)=-\frac{13,6}{n^2}\text{ эВ}

найдём энергии уровней:

E(1)=−13,6 эВE(1)=-13,6\text{ эВ} E(2)=−13,64=−3,4 эВE(2)=-\frac{13,6}{4}=-3,4\text{ эВ}

Тогда энергия фотона:

Eγ=(−3,4)−(−13,6)=10,2 эВE_\gamma=(-3,4)-(-13,6)=10,2\text{ эВ}

Эта энергия расходуется на работу выхода электрона и его кинетическую энергию. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

Ekmax⁡=Eγ−AE_{k\max}=E_\gamma-A

Работа выхода AA связана с красной границей фотоэффекта:

A=hν0A=h\nu_0

Используем значение постоянной Планка в электрон-вольт-секундах:

h=4,14⋅10−15 эВ\cdotpсh=4,14\cdot10^{-15}\text{ эВ·с}

Тогда:

A=4,14⋅10−15⋅6⋅1014A=4,14\cdot10^{-15}\cdot6\cdot10^{14} A≈2,48 эВA\approx2,48\text{ эВ}

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона:

Ekmax⁡=10,2−2,48=7,72 эВE_{k\max}=10,2-2,48=7,72\text{ эВ}

Переведём энергию в джоули:

Ekmax⁡=7,72⋅1,6⋅10−19E_{k\max}=7,72\cdot1,6\cdot10^{-19} Ekmax⁡≈1,24⋅10−18 ДжE_{k\max}\approx1,24\cdot10^{-18}\text{ Дж}

Импульс электрона связан с кинетической энергией формулой:

Ek=p22mE_k=\frac{p^2}{2m}

откуда:

p=2mEkp=\sqrt{2mE_k}

Масса электрона:

me=9,1⋅10−31 кгm_e=9,1\cdot10^{-31}\text{ кг}

Подставляем:

p=2⋅9,1⋅10−31⋅1,24⋅10−18p=\sqrt{2\cdot9,1\cdot10^{-31}\cdot1,24\cdot10^{-18}} p≈2,26⋅10−48p\approx\sqrt{2,26\cdot10^{-48}} p≈1,5⋅10−24 кг\cdotpм/сp\approx1,5\cdot10^{-24}\text{ кг·м/с}

Максимально возможный импульс фотоэлектрона:

pmax⁡≈1,5⋅10−24 кг\cdotpм/с\boxed{p_{\max}\approx1,5\cdot10^{-24}\text{ кг·м/с}}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос