Какова связь между кинетической энергией и скоростью фотоэлектронов, вылетающих из катода, изготовленного из оксида

Максик

41

Для того чтобы понять связь между кинетической энергией фотоэлектронов и скоростью их вылета из катода, а также для определения работы выхода электрона, необходимо обратиться к формуле фотоэффекта. Формула фотоэффекта устанавливает связь между энергией света (фотона) и вылетом электронов из металла. Формула имеет следующий вид:

\[E_{\text{кин}} = h \cdot \nu - W\]

где
\(E_{\text{кин}}\) - кинетическая энергия фотоэлектронов,
\(h\) - постоянная Планка (\(6,626 \times 10^{-34}\) Дж \(\cdot\) с),
\(\nu\) - частота света (в герцах),
\(W\) - работа выхода электрона (в джоулях).

Чтобы получить более подробные значения, необходимо использовать связь между частотой света и его длиной волны. Формула для этой связи выглядит так:

\(\nu = \frac{c}{\lambda}\)

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

Теперь, чтобы решить задачу, давайте подставим известные значения в формулы. Длина волны зеленого света составляет 550 нм, поэтому:

\(\nu = \frac{3 \times 10^8 \, \text{м/с}}{550 \times 10^{-9} \, \text{м}}\) = 5.45 х \(10^{14}\) Гц.

Теперь, используя эту частоту света, мы можем найти кинетическую энергию фотоэлектронов и работу выхода электрона. Оксид бария является металлом, поэтому мы можем использовать известное значение работы выхода для оксида бария, которое составляет 2 эВ или \(3.2 \times 10^{-19}\) Дж.

Подставим значения в формулу фотоэффекта:

\[E_{\text{кин}} = (6,626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с})(5.45 \times 10^{14} \, \text{Гц}) - (3.2 \times 10^{-19} \, \text{Дж})\]

После расчетов получаем:

\[E_{\text{кин}} \approx 2,88 \times 10^{-19} \, \text{Дж}\]

Таким образом, кинетическая энергия фотоэлектронов при освещении зеленым светом длиной волны 550 нм составляет примерно \(2.88 \times 10^{-19}\) Дж.