Вопрос задан 16.03.2025 в 07:40. Предмет Физика. Спрашивает Худоярова Полина.

Какова максимальная скорость электронов, вырванных с поверхности платины при облучении ее светом с длиной волны 100 нм?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Ганьшин Данила.

Для определения максимальной скорости электронов, вырываемых с поверхности платины под воздействием света, можно использовать уравнение фотоэффекта, которое описывает баланс энергии:

hν=A+mv22h \nu = A + \frac{mv^2}{2}

где:

  • hh — постоянная Планка (6.62610346.626 \cdot 10^{-34} Дж·с),
  • ν\nu — частота падающего света (ν=cλ\nu = \frac{c}{\lambda}),
  • AA — работа выхода для платины (A=6.35A = 6.35 эВ или 1 эВ=1.60210191 \ эВ = 1.602 \cdot 10^{-19} Дж),
  • mm — масса электрона (9.10910319.109 \cdot 10^{-31} кг),
  • vv — скорость вырванного электрона,
  • cc — скорость света (31083 \cdot 10^8 м/с),
  • λ\lambda — длина волны падающего света (100 нм или 100109100 \cdot 10^{-9} м).

1. Расчет энергии фотона

Энергия фотона (E=hνE = h \nu):

ν=cλ=3108100109=31015 Гц\nu = \frac{c}{\lambda} = \frac{3 \cdot 10^8}{100 \cdot 10^{-9}} = 3 \cdot 10^{15} \ \text{Гц} E=hν=6.626103431015=1.9881018 ДжE = h \nu = 6.626 \cdot 10^{-34} \cdot 3 \cdot 10^{15} = 1.988 \cdot 10^{-18} \ \text{Дж}

Переведем энергию фотона в электрон-вольты (1 эВ = 1.60210191.602 \cdot 10^{-19} Дж):

E=1.98810181.602101912.41 эВE = \frac{1.988 \cdot 10^{-18}}{1.602 \cdot 10^{-19}} \approx 12.41 \ \text{эВ}

2. Избыточная энергия

Работа выхода платины составляет A=6.35 эВA = 6.35 \ \text{эВ}. Избыточная энергия, которая пойдет на кинетическую энергию электрона, равна:

Eизб=EA=12.416.35=6.06 эВE_{изб} = E - A = 12.41 - 6.35 = 6.06 \ \text{эВ}

3. Кинетическая энергия и скорость

Кинетическая энергия электрона:

Eизб=mv22E_{изб} = \frac{mv^2}{2}

Подставим избыточную энергию в джоулях (6.06 эВ=6.061.6021019 Дж6.06 \ \text{эВ} = 6.06 \cdot 1.602 \cdot 10^{-19} \ \text{Дж}):

6.061.6021019=9.1091031v226.06 \cdot 1.602 \cdot 10^{-19} = \frac{9.109 \cdot 10^{-31} \cdot v^2}{2}

Рассчитаем скорость:

v2=26.061.60210199.1091031=1.94310189.10910312.1341012v^2 = \frac{2 \cdot 6.06 \cdot 1.602 \cdot 10^{-19}}{9.109 \cdot 10^{-31}} = \frac{1.943 \cdot 10^{-18}}{9.109 \cdot 10^{-31}} \approx 2.134 \cdot 10^{12} v2.13410121.46106 м/сv \approx \sqrt{2.134 \cdot 10^{12}} \approx 1.46 \cdot 10^6 \ \text{м/с}

Ответ

Максимальная скорость электронов, вырываемых с поверхности платины при облучении светом с длиной волны 100 нм, составляет примерно 1.46106 м/с1.46 \cdot 10^6 \ \text{м/с}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос