Какова наивысшая скорость электронов, которых вырывают с поверхности серебра при подаче света с определённой длиной

Koko

47

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сначала рассмотрим некоторые ключевые понятия и физические принципы, связанные с вырыванием электронов при освещении.

Оптическое вырывание электронов из поверхности вещества называется фотоэффектом. Фотоэффект объясняется квантовой природой света, которая предлагает представление о свете как потоке фотонов - элементарных частиц света. Когда фотон попадает на поверхность материала, его энергия может передаться электрону вещества, что приводит к вырыванию электрона из вещества и созданию электрон-фотонной пары.

Вырывание электронов с поверхности материала зависит от энергии фотона, которую можно выразить через его длину волны. Параметры фотона и материала также влияют на вероятность вырывания электронов. Возникает вопрос о том, какая длина волны света максимально эффективна в вырывании электронов с поверхности серебра.

В данной задаче нам дано, что мы работаем с серебром. Для серебра известно, что наивысшая скорость вырывания электронов достигается при определенной длине волны света. Эта длина волны связана с величиной называемой работой выхода \(W\), которая характеризует энергетический порог, который необходимо преодолеть для вырывания электрона.

Наивысшая скорость вырывания электронов достигается, когда энергия фотона достаточна для преодоления этого энергетического порога. Мы можем выразить связь между энергией фотона и его длиной волны с помощью соотношения Эйнштейна для фотоэффекта:

\[E = hf\]

где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка (\(6.62607015 \times 10^{-34}\) Дж·сек), \(f\) - частота света, выраженная в герцах.

Теперь нам нужно связать энергию фотона с длиной волны света. Мы можем использовать известную формулу для связи этих двух величин:

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

где \(c\) - скорость света (\(3 \times 10^8\) м/сек), \(\lambda\) - длина волны света.

Теперь, чтобы найти наивысшую скорость электронов, необходимых для вырывания с поверхности серебра, мы должны учесть, что избыточная энергия фотона, вызванная его энергетическим избытком над пороговой величиной \(W\), преобразуется в кинетическую энергию электрона. Мы можем использовать закон сохранения энергии:

\[E = K + W\]

где \(K\) - кинетическая энергия электрона, \(W\) - работа выхода.

Соответственно, наивысшую скорость электронов мы можем найти, используя следующую формулу:

\[v = \sqrt{\frac{{2(E - W)}}{{m}}}\]

где \(v\) - наивысшая скорость вырывания электронов, \(m\) - масса электрона (\(9.10938356 \times 10^{-31}\) кг).

Таким образом, чтобы ответить на задачу, нам нужно знать работу выхода для серебра при определенной длине волны света. Эта информация может быть получена из экспериментальных данных или спецификаций материала.

Итак, чтобы определить наивысшую скорость электронов, которые вырываются из поверхности серебра при подаче света с определенной длиной волны, нужно:
1. Уточнить работу выхода \(W\) для серебра при данной длине волны света.
2. Используя полученное значение \(W\), рассчитать энергию фотона \(E\) с помощью формулы \(E = \frac{{hc}}{{\lambda}}\).
3. Подставить значения \(E\), \(W\) и \(m\) в формулу для наивысшей скорости электронов \(v = \sqrt{\frac{{2(E - W)}}{{m}}}\) и рассчитать результат.

Очень важно помнить, что значения должны быть измерены в соответствующих единицах измерения и что без конкретных данных по работе выхода \(W\) и длине волны света невозможно предоставить конкретный численный ответ на этот вопрос.