Свет с длиной волны 0,25 мкм падает на поверхность металла. Если мы не учитываем импульс фотона, то какой будет

Морской_Бриз_9077

55

Чтобы ответить на этот вопрос, нам понадобится знание о фотоэффекте и том, как он работает. Фотоэффект - это явление, при котором свет, падающий на металлическую поверхность, вызывает выход электронов из металла. При этом энергия света передается электрону в виде квантов энергии, называемых фотонами.

Для фотоэффекта ключевым параметром является энергия фотона, которая связана с его длиной волны по формуле \(E = h \cdot f\), где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка (\(6.62607015 \times 10^{-34}\) Дж·с), \(f\) - частота света. Зная длину волны искомого света, мы можем найти его энергию.

В данной задаче нам дана длина волны света, равная 0,25 мкм, и красная граница фотоэффекта, равная 0,28 мкм. Мы хотим найти максимальный импульс, передаваемый каждым электроном при выходе из металла при условии, что мы не учитываем импульс фотона.

Для определения максимального импульса передаваемого электроном, нам понадобится знание формулы для энергии кинетической энергии электрона:

\[E_k = \frac{1}{2} m v^2\]

где \(E_k\) - кинетическая энергия электрона, \(m\) - масса электрона и \(v\) - скорость электрона.

Так как мы не учитываем импульс фотона, можно считать, что всю энергию фотона получает электрон, и \(E_k\) будет равна энергии фотона, выраженной в электрон-вольтах (эВ). Помните, что 1 эВ = 1,6 x10^-19 Дж.

Теперь мы можем вычислить энергию фотона с помощью формулы \(E = \frac{hc}{\lambda}\), где \(h\) - постоянная Планка, \(c\) - скорость света в вакууме (\(3 \times 10^8\) м/с) и \(\lambda\) - длина волны света.

Подставляя значения, получаем:

\[E = \frac{6.62607015 \times 10^{-34} \cdot 3 \times 10^8}{0.25 \times 10^{-6}}\]

Вычислив это выражение, получим значение энергии фотона.

Теперь мы можем найти максимальный импульс, передаваемый каждым электроном при выходе из металла. Для этого мы должны знать, как связана энергия фотона с импульсом электрона. По формуле Де Бройля мы имеем:

\[p = \frac{h}{\lambda}\]

где \(p\) - импульс электрона.

Таким образом, нам нужно вычислить импульс электрона, подставив значение длины волны фотона в эту формулу.

Вычислив значения, мы найдем максимальный импульс, передаваемый каждым электроном при выходе из металла.

*Примечание: В данной задаче мы предполагаем, что энергия фотона полностью передается электрону. В реальности есть другие факторы, которые могут влиять на передачу энергии, такие как потери энергии при столкновении с другими электронами или атомами.*

Выполнив эти вычисления, мы получим ответ на задачу. Не забудьте указать все промежуточные шаги и обоснования в вашем ответе, чтобы сделать его понятным для школьника.