Какова будет максимальная кинетическая энергия и максимальная скорость фотоэлектронов, когда фототок останавливается

Светлана

62

Когда фототок останавливается разностью потенциалов, можно определить максимальную кинетическую энергию и максимальную скорость фотоэлектронов, используя формулы, связанные с эффектом фотоэлектрического явления.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов может быть вычислена по формуле:

\[E_{\text{кин}} = e \cdot V\]

Где:
\(E_{\text{кин}}\) - максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
\(e\) - заряд электрона (\(1.6 \times 10^{-19}\) Кл)
\(V\) - разность потенциалов (В)

Давайте рассмотрим каждый из вариантов по очереди.

1) Когда разность потенциалов равна 2 В:
\[E_{\text{кин}} = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \cdot 2 \, \text{В} = 3.2 \times 10^{-19} \, \text{Дж}\]

Таким образом, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов составляет \(3.2 \times 10^{-19}\) Дж.

2) Когда разность потенциалов равна 1 В:
\[E_{\text{кин}} = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \cdot 1 \, \text{В} = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Дж}\]

Таким образом, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов составляет \(1.6 \times 10^{-19}\) Дж.

Теперь рассмотрим максимальную скорость фотоэлектронов. Максимальная скорость фотоэлектрона может быть определена с использованием формулы кинетической энергии:

\[E_{\text{кин}} = \frac{1}{2} m v^2\]

Где:
\(m\) - масса электрона (\(9.1 \times 10^{-31}\) кг)
\(v\) - скорость фотоэлектрона

Решим эту формулу для \(v\):

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

3) Давайте рассмотрим скорость фотоэлектронов, когда разность потенциалов равна 3 В. Подставим значение максимальной кинетической энергии в формулу:

\[v = \sqrt{\frac{2 \cdot 3.2 \times 10^{-19}\, \text{Дж}}{9.1 \times 10^{-31}\, \text{кг}}}\]

Заметим, что единицы измерения в формуле должны соответствовать, поэтому Дж конвертируется в Джоули или кг м^2/с^2 и кг помещается в числитель. После вычислений получим:

\[v \approx 5.37 \times 10^5\, \text{м/с}\]

Таким образом, максимальная скорость фотоэлектронов при разности потенциалов 3 В составляет приблизительно \(5.37 \times 10^5\) м/с.

Выполнив аналогичные расчеты для второй разности потенциалов, мы получим:
\[v \approx 3.74 \times 10^5\, \text{м/с}\] при разности потенциалов 2 В, и
\[v \approx 2.68 \times 10^5\, \text{м/с}\] при разности потенциалов 1 В.

Помните, что эти значения максимальной кинетической энергии и максимальной скорости фотоэлектронов являются теоретическими и основаны на модели идеального фотоэффекта.