Вариант 1 1. Какова верхняя граница фотоэффекта для данного металла, который составляет 4,5 x 10^14 Гц? а) Будет

Чудесный_Король

61

Перейдем к решению поставленных задач:

1. а) Верхняя граница фотоэффекта для данного металла, равная \(4,5 \times 10^{14}\) Гц, определяется энергией фотона, которая необходима для освобождения электрона от металла. Эта энергия связана с частотой света формулой Планка-Эйнштейна \(E = hf\), где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка, \(f\) - частота света.

Для нахождения верхней границы фотоэффекта применим данную формулу:
\[E = hf = (6,63 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с) \times (4,5 \times 10^{14} \, Гц) = 2,985 \times 10^{-19} \, Дж\]

Таким образом, энергия фотона, необходимая для фотоэффекта в данном металле, составляет \(2,985 \times 10^{-19}\) Дж.

б) Для определения наличия фотоэффекта при облучении металла светом определенной частоты (\(5,5 \times 10^{14}\) Гц) необходимо сравнить энергию фотона света с верхней границей фотоэффекта, которую мы определили в предыдущем пункте. Если энергия фотона света больше или равна верхней границе фотоэффекта, то фотоэффект будет наблюдаться. В противном случае, фотоэффект не произойдет.

Подставим значения в формулу:
\[E = hf = (6,63 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с) \times (5,5 \times 10^{14} \, Гц) = 3,6475 \times 10^{-19} \, Дж\]

Таким образом, энергия фотона света составляет \(3,6475 \times 10^{-19}\) Дж, что больше, чем верхняя граница фотоэффекта для данного металла. Следовательно, при облучении этого металла светом частотой \(5,5 \times 10^{14}\) Гц фотоэффект будет наблюдаться.

в) Работа выхода для данного металла выражена в электрон-вольтах (эВ) и представляет собой минимальную энергию, которую электрон должен иметь, чтобы покинуть поверхность металла. Работу выхода можно найти, используя формулу:
\[W = hf - \phi\]
где \(W\) - работа выхода, \(h\) - постоянная Планка, \(f\) - частота света, а \(\phi\) - функция работы выхода.

Подставим известные значения:
\[W = (6,63 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с) \times (4,5 \times 10^{14} \, Гц) - \phi\]

Однако, нам дана частота света, а не энергия фотона. Поэтому, для нахождения значения задерживающего напряжения, нам нужна формула, которая связывает энергию фотона с его длиной волны (\(\lambda\)):
\[E = \frac{hc}{\lambda}\]
где \(E\) - энергия фотона, \(h\) - постоянная Планка, \(c\) - скорость света, \(\lambda\) - длина волны.

Для определения работы выхода нам нужна энергия фотона, поэтому воспользуемся данной формулой:
\[E = \frac{hc}{\lambda} = \frac{(6,63 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с) \times (3 \times 10^8 \, м/с)}{180 \times 10^{-9} \, м}\]

Вычислим значение:
\[E = 1,10167 \times 10^{-19} \, Дж\]

Теперь, используя полученную энергию фотона, найдем значение работы выхода:
\[W = E - \phi\]
\[W = 1,10167 \times 10^{-19} \, Дж - \phi\]

К сожалению, нам не дано значение работы выхода для данного металла. Поэтому, мы не можем найти точное значение работы выхода в эВ. Тем не менее, мы можем выразить его в электрон-вольтах, используя соотношение 1 эВ = 1,6 x 10^-19 Дж. Таким образом, значение работы выхода будет равно:
\[W = \left(1,10167 \times 10^{-19} \, Дж - \phi\right) / 1,6 \times 10^{-19} \, Дж/эВ\]

2. а) Для нахождения ответа на данную часть задачи нам нужно знать значение энергии, связанной с переходом атома с первого на второй уровень. Очевидно, что эта энергия равна 6 эВ.

б) Аналогично первой части задачи, для нахождения ответа на этот пункт нам нужно знать значение энергии, связанной с переходом атома с третьего на второй уровень. Очевидно, что эта энергия равна 2 эВ.

Таким образом, при переходе атома с первого на второй уровень его энергия увеличивается на 6 эВ, а при переходе с третьего на второй уровень энергия уменьшается на 2 эВ.