Какова частота света, падающего на данный металл, если красная граница фотоэффекта для него составляет 6 • 10^14

Дружище_8550

39

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся фундаментальные знания о фотоэффекте. Фотоэффект является физическим явлением, которое происходит, когда свет падает на металл и вызывает освобождение электронов из его поверхности.

Первым шагом для решения задачи является использование формулы, связывающей частоту света с энергией фотона:

\[E = h f\]

где
\(E\) - энергия фотона,
\(h\) - постоянная Планка (\(6.63 \times 10^{-34}\) Дж/с),
\(f\) - частота света.

Мы знаем, что красная граница фотоэффекта для данного металла составляет \(6 \times 10^{14}\) Гц. Подставляя данное значение в формулу, мы можем вычислить энергию фотона:

\[E = (6.63 \times 10^{-34} \, Дж/с) \cdot (6 \times 10^{14} \, Гц)\]

\[E = 3.978 \times 10^{-19} \, Дж\]

Далее, мы должны понять, как задерживающее напряжение влияет на фотоэффект. Задерживающее напряжение - это разность потенциалов между анодом и катодом в фотоэлектрической ячейке, которая может остановить электроны, вылетающие из металла.

Связь между энергией фотона и задерживающим напряжением можно описать следующей формулой:

\[E = eV\]

где
\(E\) - энергия фотона,
\(e\) - элементарный заряд (\(1.6 \times 10^{-19}\) Кл),
\(V\) - задерживающее напряжение.

Теперь мы можем использовать эту формулу, чтобы найти задерживающее напряжение. Подставляя значение энергии фотона, которое мы вычислили ранее, мы можем найти \(V\):

\[3.978 \times 10^{-19} \, Дж = (1.6 \times 10^{-19} Кл) \cdot V\]

Решая уравнение относительно \(V\), получаем:

\[V = \frac{{3.978 \times 10^{-19} \, Дж}}{{1.6 \times 10^{-19} Кл}}\]

\[V = 2.48625 \, В\]

Таким образом, задерживающее напряжение составляет 2.48625 В.

Теперь мы можем найти частоту света, падающего на металл. Для этого мы используем формулу, связывающую задерживающее напряжение и энергию фотона:

\[E = eV\]

\[E = (1.6 \times 10^{-19} \, Кл) \cdot (2.48625 \, В)\]

\[E = 3.978 \times 10^{-19} \, Дж\]

Используя формулу \(E = h f\), мы можем выразить частоту света:

\[f = \frac{E}{h}\]

\[f = \frac{3.978 \times 10^{-19} \, Дж}{6.63 \times 10^{-34} \, Дж/с}\]

Вычислив это выражение, мы получаем:

\[f \approx 6.01 \times 10^{14} \, Гц\]

Таким образом, частота света, падающего на данный металл, составляет приблизительно \(6.01 \times 10^{14}\) Гц.