Квант длиной волны L = 342 Å(ангстрем) вырывает с чистой поверхности металлического лития

Ответы на вопрос

Отвечает Зимина Екатерина.

Для решения задачи, необходимо использовать концепцию фотоэффекта и некоторые основные физические принципы. Давайте разберем шаг за шагом.

1. Определение энергии фотоэлектрона

Сначала определим энергию, приобретенную фотоэлектроном, который был вырван из атома лития при попадании квантов света.

Энергия фотона, который вырывает электрон, рассчитывается по формуле:

E_{\text{фото}} = \frac{h c}{L}

где:

$h$ — постоянная Планка ( $h = 6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж·с}$ ),
$c$ — скорость света в вакууме ( $c = 3 \times 10^8 \, \text{м/с}$ ),
$L$ — длина волны фотона в метрах.

Длина волны $L$ дана в ангстремах, а 1 ангстрем = $10^{-10}$ м, так что:

L = 342 \, \text{Å} = 342 \times 10^{-10} \, \text{м}

Теперь подставляем значения:

E_{\text{фото}} = \frac{(6.626 \times 10^{-34}) \times (3 \times 10^8)}{342 \times 10^{-10}} \, \text{Дж}

Вычислив это, получим:

E_{\text{фото}} \approx 5.81 \times 10^{-19} \, \text{Дж}

2. Определение кинетической энергии электрона

Электрон, вырванный с поверхности, оказывается под воздействием магнитного поля, и его движение можно описать как круговое по траектории радиусом $R$ . С помощью данной информации мы можем определить кинетическую энергию электрона.

Из формулы для радиуса траектории в магнитном поле:

R = \frac{m v}{e H}

где:

$R$ — радиус траектории (1,2 см = 0,012 м),
$m$ — масса электрона ( $m = 9.11 \times 10^{-31} \, \text{кг}$ ),
$v$ — скорость электрона,
$e$ — заряд электрона ( $e = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}$ ),
$H$ — магнитная напряженность ( $H = 1.2 \times 10^3 \, \text{А/м}$ ).

Решим это уравнение относительно скорости $v$ :

v = \frac{e H R}{m}

Подставим все известные значения:

v = \frac{(1.6 \times 10^{-19}) \times (1.2 \times 10^3) \times 0.012}{9.11 \times 10^{-31}}

Решив, получим скорость:

v \approx 2.5 \times 10^6 \, \text{м/с}

Теперь вычислим кинетическую энергию электрона с помощью формулы:

E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2

Подставим значения:

E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} \times (9.11 \times 10^{-31}) \times (2.5 \times 10^6)^2

Вычислим:

E_{\text{кин}} \approx 2.85 \times 10^{-19} \, \text{Дж}

3. Определение работы выхода

Теперь, зная общую энергию фотона и кинетическую энергию фотоэлектрона, мы можем найти работу выхода $W$ , которая определяет энергию, затраченную на вырывание электрона из атома лития. Согласно закону сохранения энергии:

E_{\text{фото}} = W + E_{\text{кин}}

Перепишем это уравнение для работы выхода:

W = E_{\text{фото}} - E_{\text{кин}}

Подставим значения:

W = (5.81 \times 10^{-19}) - (2.85 \times 10^{-19})

Вычислим:

W \approx 2.96 \times 10^{-19} \, \text{Дж}

Ответ:

Работа выхода $W$ для данного электрона составляет примерно $2.96 \times 10^{-19} \, \text{Дж}$ .

Ответы на вопрос

1. Определение энергии фотоэлектрона

2. Определение кинетической энергии электрона

3. Определение работы выхода

Ответ:

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика