При освещении поверхности металла светом с частотой 500·10¹² Гц освобождаются фотоэлектроны. Какова работа выхода фотоэлектронов из металла при максимальной кинетической энергии электронов 1,2 эВ? Постоянная Планка 0,663·10⁻³³ Дж·с, заряд электрона -16·10⁻²⁰ Кл.
K.E = (1/2) * m * v²
где K.E - кинетическая энергия фотоэлектрона, m - масса фотоэлектрона, v - скорость фотоэлектрона.
Но в данном случае нам даны кинетическая энергия (1,2 эВ) и частота света (500·10¹² Гц), поэтому нам понадобятся дополнительные формулы и их преобразования.
1. Переведем энергию из электронвольт (эВ) в джоули (Дж), используя формулу:
1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж
Таким образом, 1,2 эВ = 1,2 * 1,6·10⁻¹⁹ = 1,92·10⁻¹⁹ Дж.
2. Далее используем формулу для энергии фотона света:
E = h * f
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (0,663·10⁻³³ Дж·с), f - частота света (500·10¹² Гц).
Подставив значения в формулу, получим:
E = (0,663·10⁻³³) * (500·10¹²)
= (0,663·500)·(10⁻³³·10¹²)
= 331,5·10⁻²¹ Дж
3. Теперь найдем работу выхода фотоэлектронов из металла, используя следующую формулу:
W = E - K.E
где W - работа выхода фотоэлектрона, E - энергия фотона (полученная в пункте 2), K.E - кинетическая энергия фотоэлектрона (дана в условии задачи).
W = 331,5·10⁻²¹ - 1,92·10⁻¹⁹
= 331,5·10⁻²¹ - 0,0192·10⁻¹⁹
= 331,4808·10⁻²¹ Дж
Итак, работа выхода фотоэлектронов из металла при максимальной кинетической энергии электронов 1,2 эВ равна 331,4808·10⁻²¹ Дж.