Question

какой максимальный заряд приобретает золотой шарик радиусом 0.01 м​ при освещении его поверхности светом с длиной волны 2×10(-7) м? Работа выхода электронов из золота 4.59 эВ

Answer 1

Ответ:

h c λ =Aвых+ mv2 2 . (1) Вылетевшие с поверхности металла электроны полностью задерживаются тормозящим электрическим полем, т. е. mv2 2 =eU. Уравнение (1) перепишем в виде h c λ =Aвых+eU, откуда U= hc λe − Aвых e . Заряд, приобретаемый шариком, равен q=CU= ϵr k U= ϵr ke ( hc λ −Aвых), где k= 1 4πϵ0 =9⋅109Нм2/Кл2,ϵ=1. q=1,796⋅10−11Кл≈1,8⋅10−11Кл.

Answer 2

Для определения максимального заряда, который может быть приобретен золотым шариком при освещении светом, нужно использовать уравнение фотоэффекта:

E = hf - Φ,

где:

• E - энергия фотонов, поглощенных материалом (энергия света),
• h - постоянная Планка (h ≈ 6.626 × 10^(-34) Дж·с),
• f - частота света (f = c / λ, где c - скорость света, λ - длина волны света),
• Φ - работа выхода электронов из материала (в данном случае, из золота).

Сначала найдем частоту света: λ = 2 × 10^(-7) м (длина волны) c = 3 × 10^8 м/с (скорость света) f = c / λ = (3 × 10^8 м/с) / (2 × 10^(-7) м) = 1.5 × 10^15 Гц.

Теперь мы можем найти максимальную энергию фотонов:

E = hf = (6.626 × 10^(-34) Дж·с) × (1.5 × 10^15 Гц) ≈ 9.939 × 10^(-19) Дж.

Теперь мы можем найти максимальный заряд, который может быть приобретен золотым шариком, используя энергию фотонов и работу выхода электронов:

Q = E / Φ = (9.939 × 10^(-19) Дж) / (4.59 эВ × 1.60219 × 10^(-19) Дж/эВ) ≈ 1.091 × 10^6 электронов.

Таким образом, максимальный заряд, который может быть приобретен золотым шариком радиусом 0.01 м при освещении его поверхности светом с длиной волны 2×10^(-7) м и работой выхода электронов из золота 4.59 эВ, составляет примерно 1.091 × 10^6 электронов.