Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из металла под действием света, равна 1,2 эВ. Если уменьшить длину волны падающего света в 2 раза, то максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из этого же металла, станет равной 3,95 эВ. Определите энергию падающих фотонов в первом случае.

Ответ:

Уравнение фотоэффекта: Здесь левая часть - это энергия падающего фотона. h = 4,136*10^(-15) эВ*с v - греческая буква ню, частота фотона. c = 3*10^8 м/с - скорость света в вакууме. Длина волны фотона обозначается греческой буквой лямбда л Отсюда h*v = h*c/л Правая часть. А - это работа выхода, она не меняется. mv^2/2 - это макс. кинетическая энергия вылетающих электронов. У нас mv^2/2 = 1,2 эВ. Если длину волны уменьшить в 2 раза, то слева будет 2h*c/л, а справа mv^2/2 = 3,95 эВ. Получаем систему { h*c/л = A + 1,2 { 2h*c/л = A + 3,95 Вычитаем из 2 уравнения 1 уравнение h*c/л = 3,95 - 1,2 = 2,75 эВ Ответ: 2,75 эВ

Похожие вопросы

• «Война и мир» (том 3, часть 3, глава 31-32). Анализ: 1. Какое настроение царит на батарее?
• Помогите ришить задачу! Срочно! В зоопарке живет 46 обезьян больших и маленьких клетках. В 7 больших клетках по 4 обезьяны,а в каждой маленькой клетке по Три обезьяны. Сколько маленьких клеток с обезьянами в зоопарке??
• Помогите плиз: Длина шага отца равна 80 см, а сына -50 см.Какое наименьшее одинаковое расстояние должен пройти каждый из них, чтобы они оба сделали по целому числу шагов.
• Помогите пожалуйста Определите какой артикль следовало бы поставить перед выделенными существительными при переводе на английский язык? 1. Это ДОМ. ДОМ большой. 2. Это ДОМ. Это большой серый десятиэтажный ДОМ. 3. Мой брат-ИНЖЕНЕР. Он работает на большом ЗАВОДЕ. 4. Вчера я был в кино. ФИЛЬМ мне, к сожалению, не понравился. Я нахожу, что это очень неинтересный фильм и не советую вам его смотреть.5. Что это за здание?- это ТЕАТР. 6. ТЕАТР был так красиво оснащён, что мы невольно залюбовались. 7. На нашей улице находится очень интересный МУЗЕЙ. 8. МУЗЕЙ открыт с 10 часов утра до 8 часов вечера.
• Помогите расшифровать пожалуйста! 5,16,13,10,15,1_5,10,12,10,23_12,1,13! 24,3,6,20,21,20_12,1,13,13,29_1,12,20,10,3,15,16_,_17,16,31,20,16,14,21_3,19,6,14_8,6,13,1,32,27,10, 14_15,1,19,13,1,5,10,20,30,19,33_12,18,1,19,16,20,16,11_10,23_24,3,6,20,6,15,10,33_15,21,8,15,16_17,16,19,6,20,10,20,29_5,16,13,10,15,21_._23,16,20,33_,_14,6,19,20,16_17,18,16,10,9,18,1,19,20,1,15,10,33_12,1,13,13_19,25,10,20,1,6,20,19,33_16,17,1,19,15,29,14_5,13,33_17,18,16,4,21,13,16,12_10_9,5,6,19,30_15,6,16,2,23,16,5,10,14,10_16,19,16,2,6,15,15,16_20,27,1,20,6,13,30,15,16_19,16,2,13,32,5,1,20,30_14,6,18,29_17,18,6,5,16,19,20,16, 18,16,8,15,16,19,20,10_,_17,16,19,12,16,13,30,12,21_5,16,13,10,15,1_16,12,18,21,8,6,15,1_33,5,16,3,10,20,29,14_17,13,32,27,16,14_,_12,18,1,17,10,3,16,11_10_4,13,21,2,16,12,10,14,10_16,3,18,1,4,1,14,10_._ 17,16,9,5,18,1,3,13,32_19_17,16,2,6,5,16,11_!_10_8,6,13,1,32_21,5,1,25,10_,_20,6,18,17,6,15,10,33_3_19,13,6,5,21,32,27,6,11_10,4,18,6_!_ 3,1,26_17,1,3,6,13_!_. 12,19,20,1,20,10_,_15,1_12,1,18,20,10,15,12,6_19,1,14,1_5,16,13,10,15,1_!_ А а - 1 Б б - 2 В в - 3 Г г - 4 Д д - 5 Е е - 6 Ё ё - 7 Ж ж - 8 З з - 9 И и - 10 Й й - 11 К к - 12 Л л - 13 М м - 14 Н н - 15 О о - 16 П п - 17 Р р - 18 С с - 19 Т т - 20 У у - 21 Ф ф - 22 Х х - 23 Ц ц - 24 Ч ч - 25 Ш ш - 26 Щ щ - 27 Ъ ъ - 28 Ы ы - 29 Ь ь - 30 Э э - 31 Ю ю - 32 Я я - 33

Кратко

Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы фотоэффекта :

1-го закон фотоэффекта : количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл .

2-ому закон фотоэффекта : максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности .

3-ий закон фотоэффекта : для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν 0 (или максимальная длина волны λ 0 ), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν 0 , то фотоэффект уже не происходит .

Электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов (фотонов) с энергией hν каждый, где h — постоянная Планка. При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл: h ν = A out + W e , где W e — максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла.

Из закона сохранения энергии, при представлении света в виде частиц (фотонов), следует формула Эйнштейна для фотоэффекта:

h ν = A out + E k

A out —работа выхода(минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества),

E k — кинетическая энергия вылетающего электрона (в зависимости от скорости может вычисляться как кинетическая энергия релятивистской частицы, так и нет),

ν — частота падающего фотона с энергией h ν,

h — постоянная Планка.

Подробно

Фотоэффект – это явление вырывания электронов из твердых и жидких тел под действием света.

Обнаружил явление фотоэффекта Генрих Герц (1857 – 1894) в1887 году. Он заметил, что проскакивание искры между шариками разрядника значительно облегчается, если один из шариков осветить ультрафиолетовыми лучами.

Затем в1888-1890 -х годах фотоэффект исследовалАлександр Григорьевич Столетов (1839 – 1896).

Он установил, что:

• наибольшее действие оказывают ультрафиолетовые лучи;
• с ростом светового потока растет фототок;
• заряд частиц, вылетающих из твердых и жидких тел под действием света отрицателен.

Параллельно со Столетовым фотоэффект исследовал немецкий ученый Филипп Ленард (1862 – 1947).

Они и установили основные законы фотоэффекта.

Прежде чем сформулировать эти законы, рассмотрим современную схему для наблюдения и исследования фотоэффекта. Она проста. В стеклянных баллон впаяны два электрода (катод и анод), на которые подается напряжениеU. В отсутствии света амперметр показывает, что тока в цепи нет.

Когда катод освещается светом даже при отсутствии напряжения между катодом и анодом амперметр показывает наличие небольшого тока в цепи – фототока. То есть электроны, вылетевшие из катода, обладают некоторой кинетической энергией и достигают анода «самостоятельно».

При увеличении напряжения фототок растет.

Зависимость величины фототока от величины напряжения между катодом и анодом называется вольтамперной характеристикой.

Она имеет следующий вид. При одной и той же интенсивности монохроматического света с ростом напряжения ток сначала растет, но затем его рост прекращается. Начиная с некоторого значения ускоряющего напряжения, фототок перестает изменяться, достигая своего максимального (при данной интенсивности света) значения. Этот фототок называется током насыщения.

Чтобы «запереть» фотоэлемент, то есть фототок уменьшить до нуля, необходимо подать «запирающее напряжение» . В этом случае электростатическое поле совершает работу и тормозит вылетевшие фотоэлектроны

Это означает, что ни один из вылетающих из металла электронов не достигает анода, если потенциал анода ниже потенциала катода на величину.

Эксперимент показал, что при изменении частоты падающего света начальная точка графика сдвигается по оси напряжений. Из этого следует, что величина запирающего напряжения, а, следовательно, кинетическая энергия и максимальная скорость вылетающих электронов, зависят от частоты падающего света.

Первый закон фотоэффекта . Величина максимальной скорости вылетающих электронов зависит от частоты падающего излучения (растет с ростом частоты) и не зависит от его интенсивности.

Если сравнить вольтамперные характеристики, полученные при разных значениях интенсивности (на рисункеI 1 иI 2) падающего монохроматического (одночастотного) света, то можно заметить следующее.

Во-первых, все вольтамперные характеристики берут начало в одной и той же точке, то есть, при любой интенсивности света фототок обращается в ноль при конкретном (для каждого значения частоты) задерживающем напряжении. Это является еще одним подтверждением верности первого закона фотоэффекта.

Во-вторых. При увеличении интенсивности падающего света характер зависимости тока от напряжения не изменяется, лишь увеличивается величина тока насыщения.

Второй закон фотоэффекта . Величина тока насыщения пропорциональная величине светового потока.

При изучении фотоэффекта было установлено, что не всякое излучение вызывает фотоэффект.

Третий закон фотоэффекта . Для каждого вещества существует минимальная частота (максимальная длина волны) при которой еще возможен фотоэффект.

Эту длину волны называют «красной границей фотоэффекта» (а частоту – соответствующей красной границе фотоэффекта).

Через 5 лет после появления работы Макса Планка Альберт Эйнштейн использовал идею дискретности излучения света для объяснения закономерностей фотоэффекта. эйнштейн предположил, что свет не только излучается порциями, но и распространяется и поглощается порциями. Это означает, чтодискретность электромагнитных волн – это свойство самого излучения, а не результат взаимодействия излучения с веществом. По Эйнштейну, квант излучения во многом напоминает частицу. Квант либо поглощается целиком, либо не поглощается вовсе. Эйнштейн представил вылет фотоэлектрона как результат столкновения фотона с электроном металла, при котором вся энергия фотона передается электрону. Так Эйнштейн создал квантовую теорию света и, исходя из нее, написал уравнение для фотоэффекта:

Это уравнение объясняло все экспериментально установленные законы фотоэффекта.

1. Так как работа выхода электрона из вещества постоянна, то, с ростом частоты, растет и скорость электронов.
2. Каждый фотон выбивает один электрон. Следовательно, количество выбитых электронов не может быть больше числа фотонов. Когда все выбитые электроны достигнут анода, фототок расти прекращает. С ростом интенсивности света растет и число фотонов, падающих на поверхность вещества. Следовательно, увеличивается число электронов, которые эти фотоны выбивают. При этом растет фототок насыщения.
3. Если энергии фотоны хватает лишь на совершение работы выхода, то скорость вылетающий электронов будет равна нулю. Это и есть «красная граница» фотоэффекта.

Внутренний фотоэффект наблюдается в кристаллических полупроводниках и диэлектриках. Он состоит в том, что под действием облучения увеличивается электропроводность этих веществ за счет возрастания в них числа свободных носителей тока (электронов и дырок).

Иногда это явление называют фотопроводимостью.

Максимальная кинетическая энергия, которой должна обладать частица для осуществления ударной ионизации атома газа, будет тем ближе к ЛИОНИз чем меньше масса частицы по сравнению с массой атома. Для электрона эта энергия меньше, чем для любого иона.
Максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон внутри металла, недостаточна для этого.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется при прочих равных условиях лишь частотой падающего монохроматического света и растет с увеличением частоты. Этот экспериментальный (качественный) факт был теоретически обоснован А.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте поглощаемого света и не зависит от его интенсивности.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты монохроматического излучения, вызывающего фотоэффект.
Максимальная кинетическая энергия осциллятора равна его максимальной потенциальной энергии. Это очевидно, поскольку максимальную потенциальную энергию осциллятор имеет при смещении колеблющейся точки в крайнее положение, когда ее скорость (а следовательно, и кинетическая энергия) равна нулю. Максимальной кинетической энергией осциллятор обладает в момент прохода точки равновесного положения (х 0), когда потенциальная энергия равна нулю.
Максимальная кинетическая энергия осциллятора равна его максимальной чпютенциальной энергии. Это очевидно, поскольку максимальную потенциальную энергию осциллятор имеет при смещении колеблющейся точки в крайнее положение, когда ее скорость (а следовательно, и кинетическая энергия) равна нулю. Максимальной кинетической энергией осциллятор обладает в момент прохода точки равновесного положения (х 0), когда потенциальная энергия равна нулю.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты световых волн и не зависит от мощности светового излучения.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов пропорциональна частоте поглощаемого света и не зависит от его интенсивности.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна энергии поглощенного им фотона.
Максимальная кинетическая энергия осциллятора равна его максимальной потенциальной энергии. Это очевидно, поскольку максимальную потенциальную энергию осциллятор имеет при смещении колеблющейся точки в крайнее положение, когда ее скорость (а следовательно, и кинетическая энергия) равна нулю. Максимальной кинетической энергией осциллятор обладает в момент прохода точки равновесного положения (л: 0), когда потенциальная энергия равна нулю.
Соответственно максимальная кинетическая энергия Гтах определяется наибольшей скоростью t raax ар, которая достигается в моменты прохождения системы через положение равновесия.
Максимальную кинетическую энергию WK фотоэлектрона определим из уравнения Эйнштейна: hv - А WK; WK Av - А.
Схема установки для наблюдения фотоэлектрического эффекта. Но максимальная кинетическая энергия каждого вылетевшего из металла электрона не зависит от интенсивности освещения, а изменяется только при изменении частоты падающего на металл света. Так, при освещении красным или оранжевым светом натрий не проявляет фотоэффекта и начинает испускать электроны только при длине волны, меньшей 590 нм (желтый свет); у лития фотоэффект обнаруживается при еще меньших длинах волн, начиная с 516 нм (зеленый свет); а вырывание электронов из платины под действием видимого света вообще не происходит и начинается только при облучении платины ультрафиолетовыми лучами.

Но максимальная кинетическая энергия каждого вылетевшего из металла электрона не зависит от интенсивности освещения, а изменяется только при изменении частоты падающего на металл света.
Найти максимальную кинетическую энергию а-частиц, возникающих в результате экзотермической реакции Oie (d - a) N14, энергия которой Q 3 1 Мэв, если известно, что энергия бомбардирующих дейтонов Еа 2 Мэв.
Определить максимальную кинетическую энергию нейтронов Wmax, возникающих в реакции t d - n iHe под действием трития t, который сам получается при поглощении медленных нейтронов в 6Li согласно реакции n 6Li - - t - f - ос.
Ферми - максимальная кинетическая энергия, KOj торой может обладать электрон при абсолютном нуле.
Следовательно, максимальная кинетическая энергия нейтрона, испускаемого бериллием, равна 7 8 106 электрон-вольтам, что соответствует скорости около 3 9 109 см сек. Поскольку масса нейтрона должна быть почти равной массе протона, тогестественно предположить, что максимальные скорости обеих частиц должны быть почти одинаковыми. Наибольшая наблюдаемая для протона скорость равна 3 3 109 см сек подобное значение для нейтрона согласуется со взглядами Чедвика на происхождение нейтрона.
Чему равняется максимальная кинетическая энергия свободных электронов при О К в меди.
Чему равна максимальная кинетическая энергия отдельного нуклона, если ядро атома находится на самом нижнем энергетическом уровне.
Атом имеет максимальную кинетическую энергию при положении в средней точке, которая соответствует наибольшей скорости его движения. Но так как в этом положении скорость атома максимальна, время пребывания его в этом состоянии минимально. Однако большая часть столкновений между молекулами приходится именно на эти фазы колебания, и значительно меньшая часть на ту фазу, в которой условия для передачи энергии колебания наиболее выгодны.
Здесь Гмаис - максимальная кинетическая энергия.
В таблице приведена максимальная кинетическая энергия, которая может быть передана каждому атому электроном с пороговой энергией.
Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности све - J та.
При постоянной интенсивности света максимальная кинетическая энергия выбиваемых электронов характеризуется простой линейной зависимостью от частоты света. Более того, такой линейной зависимости свойствен один и тот же наклон для всех исследуемых материалов; таким образом, этот наклон есть характеристика самих фотонов. Таким образом, нами найдена связь, которую мы искали: связь между волновыми характеристиками пучка света и той единственной, характеристической энергией, которую несут на себе фотоны этого пучка.
Задерживающее напряжение U3 зависит от максимальной кинетической энергии, которую имеют вырванные светом электроны.
Числитель аргумента логарифма 2m0V2 представляет максимальную кинетическую энергию, которую может получить легкая частица при лобовом столкновении с - частицей.
Эта связь показана на рис. 4.62. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой падающего света и не зависит от его интенсивности. Измерения показали, что для каждого металла существует граничная частота или длина волны падающего света, при которой энергия фотоэлектрона равна нулю; при этой и меньшей частоте (или большей длины волны) свет любой интенсивности не вызывает фотоэффекта. Эта частота (длина волны) называется красной границей фотоэффекта.

На рис. 286 приведен график зависимости максимальной кинетической энергии Е т электронов, вылетающих с поверхности бария при фотоэффекте, от частоты v облучающего света.
На рис. 11.6 изображены результаты измерения максимальной кинетической энергии фотоэлектронов как функции частоты облучающего металл света для алюминия, цинка и никеля.
Заполнение квантовых состояний электронами в металле.| График функции распределения для вырожденного газа фермиоиов при абсолютном иуле. Из рис. 3.6 видно, что максимальной кинетической энергией будет обладать электрон, размещающийся на уровне Ферми. Эта энергия отсчитывается от дна ямы и всегда положительна.
Но при большом числе электронов велика их максимальная кинетическая энергия, а следовательно, мала дебройлевская длина волны. Поэтому условие применимости излагаемого метода и состоит в том, чтобы число электронов в атоме было достаточно велико по сравнению с единицей.
Лукирского и С. С. Прилежаева экспериментально подтверждена линейная зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света.
Измерив запирающий потенциал рг, можно определить максимальную кинетическую энергию (и скорость) электронов, покидающих катод.
Измерив запирающий потенциал фг, можно определить максимальную кинетическую энергию (и скорость) электронов, покидающих катод.
Из всех сравниваемых устройств коноидальный насадок характеризуется максимальной кинетической энергией струи.
Схема установки для изучения.| Зависимость силы фототока от напряжения. Эти измерения позволили установить второй закон-внешнего фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия выбиваемых излучением электронов не зависит от интенсивности излучения, а определяется только его частотой (или длиной волны X) и материалом электрода.
Показать, что при неизменной прочности материала маховика максимальная кинетическая энергия зависит только от объема, но не от массы маховика.