Катоды из платины, серебра и калия освещаются излучением, масса фотонов которого равна 8,83-10-36 кг. На каком из катодов происходить фотоэффект? Почему равно максимальная скорость фотоэлектронов?

Шарафле 26.12.2023 0

Дано:m = 8,83*10^ (-36) кг - масса фотона (это релятивистская масса, массы покоя (масса в простом понимании слова) у фотона нет)Материалы катодов:1 - платина2 - серебро3 - калийОпределить:На каком из катодов происходит фотоэффект? V - ?Решение:По релятивистской массе m фотона определим его энергию Eф по принципу эквивалентности массы и энергии:Eф = m*c², гдеc = 3*10^8 м/с - скорость света в вакууме.Eф = 8,83*10^ (-36) кг * (3*10^8 м/с) ²Eф = 79,47*10^ (-20) ДжДля удобства работы с такой малой величиной переведём энергию из джоулей (Дж) в электронвольты (эВ) :1 Дж = 0,625*10^19 эВEф = 79,47*10^ (-20) * 0,625*10^19 эВEф ≈ 4,97 эВВыпишем справочные данные по работе выхода для данных материалов:Aвых1 = 5,32 эВ (платина)Aвых2 = 4,30 эВ (серебро)Aвых3 = 2,22 эВ (калий)1. Aвых1 > Eф - значит на платине не будет фотоэффекта.2. Aвых2 < Eф - значит на серебре будет фотоэффект.3. Aвых3 < Eф - значит на калии будет фотоэффект.Уравнение фотоэффекта в общем виде:Eф = Aвых + me*V²/2, гдеme = 9,1*10^ (-31) кг - масса электрона;V - максимальная скорость электрона (её надо найти)Отсюда:V = √ (2 * (Eф - Aвых) / me)Применим уравнение для каждой пластины.1. V1 = 0, т. к. фотоэффекта на платине нет.2. V2 = √ (2 * (Eф - Aвых2) / me)V2 = √ (2 * (4,97 эВ - 4,30 эВ) / (9,1*10^ (-31) кг))V2 = √ (1,34 эВ / (9,1*10^ (-31) кг))Переведём электронвольты (эВ) в джоули (Дж) :1 эВ = 1,6*10^ (-19) ДжV2 = √ ((1,34*1,6*10^ (-19) Дж) / (9,1*10^ (-31) кг))V2 ≈ 485391 м/с3. V3 = √ (2 * (Eф - Aвых3) / me)V3 = √ (2 * (4,97 эВ - 2,22 эВ) / (9,1*10^ (-31) кг))V3 = √ (5,5 эВ / (9,1*10^ (-31) кг))Переведём электронвольты (эВ) в джоули (Дж) :1 эВ = 1,6*10^ (-19) ДжV3 = √ ((5,5*1,6*10^ (-19) Дж) / (9,1*10^ (-31) кг))V3 ≈ 983378 м/сОтвет:Платина: фотоэффекта нетСеребро: фотоэффект есть, V2 ≈ 485391 м/сКалий: фотоэффект есть, V3 ≈ 983378 м/с