Яка може бути робота виходу електронів з катода фотоелемента, якщо випромінювання з довжиною хвилі 750 нм не створює

Misticheskiy_Podvizhnik

43

Для решения этой задачи нам понадобятся некоторые понятия из физики. Давайте начнем с объяснения основных идей.

Фотоэффект - это явление, при котором электроны освобождаются из поверхности материала под воздействием света или других форм электромагнитного излучения. Сила фотоэлектрического эффекта зависит от длины волны света.

В данной задаче у нас есть два случая:
1. При воздействии света с длиной волны 750 нм не происходит освобождения электронов и, следовательно, фотоэлектрического тока нет.
2. При воздействии света с длиной волны 600 нм происходит освобождение электронов и возникает фотоэлектрический ток.

Теперь рассмотрим вопрос, какая работа требуется для выхода электрона из катода фотоэлемента при воздействии света с длиной волны 600 нм.

Энергия фотона (E) в электромагнитной волне определяется формулой:
\[E = \frac{{hc}}{{\lambda}}\]
где h - постоянная Планка, c - скорость света в вакууме, \(\lambda\) - длина волны света. Значения постоянной Планка и скорости света у нас уже заданы: \(h = 6,6 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с\), \(c = 3 \times 10^8 \, м/с\).

Таким образом, энергия фотона при длине волны 600 нм равна:
\[E = \frac{{(6,6 \times 10^{-34} \, Дж \cdot с) \times (3 \times 10^8 \, м/с)}}{{600 \times 10^{-9} \, м}}\]
\[E \approx 3,3 \times 10^{-19} \, Дж\]

Теперь важно понять, что работа выхода (W) - это минимальная энергия, необходимая для выхода электрона из материала. Работа выхода обычно измеряется в электрон-вольтах (эВ). Чтобы перевести энергию фотона в работу выхода, мы можем использовать следующее соотношение:
\[W = E - K.E.,\]
где K.E. - кинетическая энергия электрона.

Так как свет действует на фотоэлемент, мы можем предположить, что фотоэффект происходит беззудержно и вся энергия фотона поглощается электроном (так как указано, что випромінявання з довжиною хвилі 600 нм викликає струм). Следовательно, в данной задаче можно сделать предположение, что кинетическая энергия электрона (K.E.) равна нулю.

Таким образом, работа выхода (W) будет равна энергии фотона (E):
\[W \approx 3,3 \times 10^{-19} \, Дж\]

Таким образом, робота выходу электрона из катода фотоэлемента, если випромінювання з довжиною хвилі 750 нм не створює струму, а випромінювання з довжиною хвилі 600 нм викликає струм, составляет примерно \(3,3 \times 10^{-19} \, Дж\).