Цезийдің бетіне қойылған түсетін жарық толқындарының λ толқыны 0,685мкм. Цезий үшін фотоэффектінің қызыл шақыруы

Zolotoy_Medved_9153

2

а) Түскен жарықтың энергиясын табу үшін, формуласын пайдаланайық:

\[E = \frac{hc}{\lambda}\]

Мұнда,
\(E\) - энергия (джаул),
\(h\) - Планкнің шақыроны (\(6.63 \times 10^{-34}\) Дж/с),
\(c\) - шынайы қазіргілік бос биіктігі (\(3 \times 10^8\) м/с),
\(\lambda\) - толық жарық толқынының орны (метр).

Ықты дерек жарықтар толқыны \(0.685\) мкм = \(0.685 \times 10^{-6}\) м.

Осылайша, энергиясы:

\[E = \frac{(6.63 \times 10^{-34}) \times (3 \times 10^8)}{0.685 \times 10^{-6}}\]

Есептемеге дайындау үшін, шеңбер жарық толқынын басып, перенесеміз:

\[E = \frac{(6.63 \times 3)}{0.685} \times \frac{10^{-34} \times 10^8}{10^{-6}}\]

Мұнда, дәлелмен бірліктемелерді біріктімейміз:

\[E = \frac{6.63 \times 3}{0.685} \times 10^{-34+8-6}\]

Екінші кадам, арифметикалық операцияларды жүргізу:

\[E = 28.898 \times 10^{-32}\]

Осында, қалауша форматта ескереміз:

\[E = 2.89 \times 10^{-31}\] Джаул.

б) Электронды шақыру жұмысын тапу үшін, фотоэффектін қосу қауіпсіз:

\[W = \frac{hc}{\lambda_0}\]

Мұнда,
\(W\) - шақыру избасарлығы (Дж),
\(\lambda_0\) - фотоэффектінің қызыл шақыруының толқыны (метр).

Фотоэффектінің қызыл шақыруы \(690\) нм \(= 690 \times 10^{-9}\) м.

Шақыру избасарлығының формуласын пайдаланайық:

\[W = \frac{(6.63 \times 10^{-34}) \times (3 \times 10^8)}{690 \times 10^{-9}}\]

Есептеу үшін, шеңберді біріктірмейміз:

\[W = \frac{(6.63 \times 3)}{690} \times \frac{10^{-34} \times 10^8}{10^{-9}}\]

Мұнда, дәлелмен бірліктемелерді біріктірмейміз:

\[W = \frac{6.63 \times 3}{690} \times 10^{-34+8+9}\]

Екінші қадам, арифметикалық операцияларды негіздеу:

\[W = 28.9 \times 10^{-17}\]

Сол жерде, форматты ескереміз:

\[W = 2.89 \times 10^{-16}\] Дж.

с) Фотоэффект қабылдауын байқау үшін, түскен жарықтың толқыны мен фотоэффектінің қызыл шақыруының толқының салыстырылуы керек. Түсетін жарықтар толқыны \(0.685\) мкм \(= 0.685 \times 10^{-6}\) м, қызыл шақыру толқыны \(690\) нм \(= 690 \times 10^{-9}\) м.

Осында, түсетін жарық қызыл шақырудан седерілгенше қысулармен аюқталады. Қышу толқыныныңардың көлемі де расталады. Фотоэффект пайда болуы үшін, түскен жарықтың толқыны қызыл шақыру толқынынан кіші. Осы өзара үлесінен, фотоэффект пайда болмайды.

d) Электронның кинетикалық энергиясын табу үшін, алғашқы энергиясындағы фотоэффектінің шақыру избасарлығынан алуымыз.

Фотоэффектінің шақыру избасарлығын \(W = 2.89 \times 10^{-16}\) Дж алғанымыз.

Электрон кинетикалық энергиясы, шақыру избасарлығынан көбейіп, бейнеленген энергияға тең жатуы тиіс.

Енді, кинетикалық энергиясын анықтап беру үшін, фотоэффектінің қалған энергиясын табу қажет:

Дерек жарық нерек шақыру толқынының меншіктемесін пайдалана отырып, хабарласамыз:

\[E_{\text{қалған}} = \frac{hc}{\lambda}\]

Мұнда,
\(E_{\text{қалған}}\) - қалған энергия (Джаул),
\(h\) - Планкнің шақыруы (\(6.63 \times 10^{-34}\) Дж/с),
\(c\) - шынайы бос биіктігі (\(3 \times 10^8\) м/с),
\(\lambda\) - жарық толқынының орны (метр).

Біз қалған энергияны қызыл шақыру толқынынан табу қажет \(690\) нм \(= 690 \times 10^{-9}\) м.

Солайша, қалған энергиясы:

\[E_{\text{қалған}} = \frac{(6.63 \times 10^{-34}) \times (3 \times 10^8)}{690 \times 10^{-9}}\]

Есептеу үшін, шеңберді біріктірмейміз:

\[E_{\text{қалған}} = \frac{(6.63 \times 3)}{690} \times \frac{10^{-34} \times 10^8}{10^{-9}}\]

Мұнда, дәлелмен бірліктемелерді біріктірмейміз:

\[E_{\text{қалған}} = \frac{6.63 \times 3}{690} \times 10^{-34+8+9}\]

Екінші қадам, арифметикалық операцияларды жүргізу:

\[E_{\text{қалған}} = 28.9 \times 10^{-17}\]

Сол жерде, форматты еске түсіреміз:

\[E_{\text{қалған}} = 2.89 \times 10^{-16}\] Джаул.

Кинетикалық энергияны табап, қалған энергияны, шақыру избасарлығынан азайтамыз:

\[E_{\text{к}} = E_{\text{қалған}} - W\]

\[E_{\text{к}} = 2.89 \times 10^{-16} - 2.89 \times 10^{-16}\]

Есептеу аяқталғанда, кинетикалық энергиясы:

\[E_{\text{к}} = 0 \] Джаул.

е) Электрондың жылдамдығын белгілеу үшін, энергиясы мен массасының көлеметрісінде фізикалық формулаларды пайдаланамыз.

Кинетикалық энергия:
\[E_{\text{к}} = \frac{mv^2}{2}\]

Мұнда,
\(E_{\text{к}}\) - кинетикалық энергия (Джаул),
\(m\) - электрон массасы (\(9.1 \times 10^{-31}\) кг),
\(v\) - электрондың жылдамдығы (м/с).

Жылдамдығын табу үшін формуланы пайдаланамыз:

\[v = \sqrt{\frac{2E_{\text{к}}}{m}}\]

Мұнда,
\(v\) - электрондың жылдамдығы (м/с),
\(E_{\text{к}}\) - кинетикалық энергия (Джаул),
\(m\) - электрон массасы (\(9.1 \times 10^{-31}\) кг).

Кинетикалық энергияны \(E_{\text{к}} = 0\) Джаул есептеп алғанымыз.

Солайша, жылдамдығы:

\[v = \sqrt{\frac{2(0)}{9.1 \times 10^{-31}}}\]

Есептеуді жоспарларыз:
\[v = \sqrt{\frac{0}{9.1 \times 10^{-31}}}\]
\[v = \sqrt{0}\]
\[v = 0\] м/с.

Осында, электрондың жылдамдығы сөнді.