Question

Помогите, спасибо) Определите кинетическую энергию и скорость фотоэлектронов, вылетающих из катода, изготовленного из оксида бария при его освещении зеленым светом с длиной волны 550 нм. Работа выхода электрона 1,2 эВ

Answer 1

Λ=550 нм=550 10⁻⁹м                      ур-е Эйнштейна:
Aвых=1,2 эВ=1,2*1,6 10⁻¹⁹=             hс/λ=Aвых+Eк   ⇒   Eк=hc/λ-Aвых;
=1,92 10⁻¹⁹ Дж                                 Ек=6,62 10⁻³⁴*3 10⁸/550⁹10⁻⁹-1,62 10⁻¹⁹=
h=6,62 10⁻³⁴ Дж с                            =3,61 10⁻¹⁹-1,92 10⁻¹⁹=1,99 10⁻¹⁹ Дж;
c=3 10⁸ м/с                          Ответ: Ек=1,99 10⁻¹⁹ Дж.
Eк-?

Answer 2

Для определения кинетической энергии и скорости фотоэлектронов, вылетающих из катода, нужно использовать формулу фотоэффекта:

Эффективная энергия фотона = Работа выхода электрона + Кинетическая энергия фотоэлектрона

Эффективная энергия фотона может быть определена по формуле:

Эффективная энергия фотона = (Planck's Constant * Скорость света) / Длина волны

Где:
Planck's Constant - постоянная Планка, равная 6.63 * 10^(-34) Дж * с;
Скорость света - скорость света в вакууме, равная 3 * 10^8 м/с;
Длина волны - 550 нм (переведем в метры, где 1 нм = 10^(-9) м).

Работа выхода электрона дана в электрон-вольтах. Чтобы перевести ее в джоули:

Энергия (Дж) = Работа выхода (эВ) * Заряд электрона (1.6 * 10^(-19) Кл).

Теперь можно решить задачу:

1) Переводим длину волны в метры:
Длина волны (м) = 550 * 10^(-9) м = 5.5 * 10^(-7) м.

2) Определяем эффективную энергию фотона:
Эффективная энергия фотона = (6.63 * 10^(-34) Дж * с * 3 * 10^8 м/с) / (5.5 * 10^(-7) м) = 3.63 * 10^(-19) Дж.

3) Переводим работу выхода электрона в джоули:
Работа выхода (Дж) = 1.2 эВ * 1.6 * 10^(-19) Кл = 1.92 * 10^(-19) Дж.

4) Определяем кинетическую энергию фотоэлектрона:
Кинетическая энергия фотоэлектрона = Эффективная энергия фотона - Работа выхода
Кинетическая энергия фотоэлектрона = 3.63 * 10^(-19) Дж - 1.92 * 10^(-19) Дж = 1.71 * 10^(-19) Дж.

5) Определяем скорость фотоэлектрона, используя формулу кинетической энергии:

Кинетическая энергия фотоэлектрона = (масса фотоэлектрона * скорость фотоэлектрона^2) / 2.

Масса фотоэлектрона примерно равна массе электрона, которая равна 9.11 * 10^(-31) кг.

6) Решаем уравнение для скорости фотоэлектрона:

1.71 * 10^(-19) Дж = (9.11 * 10^(-31) кг * скорость фотоэлектрона^2) / 2.

Следовательно,
скорость фотоэлектрона^2 = (2 * 1.71 * 10^(-19) Дж ) / (9.11 * 10^(-31) кг).

7) Находим скорость фотоэлектрона:

скорость фотоэлектрона = √((2 * 1.71 * 10^(-19) Дж ) / (9.11 * 10^(-31) кг)).

Вычисление данного выражения даст ответ в м/с.

Таким образом, мы можем определить кинетическую энергию и скорость фотоэлектронов, вылетающих из окиси бария при освещении зеленым светом длиной волны 550 нм, зная работу выхода электрона, которая составляет 1.2 эВ.