Визначте роботу виходу електрона з деякого металу, якщо червоній межі фотоефекту для цього металу відповідає довжина хвилі електромагнітного випромінювання 600 нм. Стала Планка дорівнює 6,62⋅10−34 Дж×с, швидкість світла у вакуумі 3× 108 м/с.
1). фотон безмассовая частица, m = 0 2). Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта hc/λ = hc/λmax + Ek λ = 70 нм = 7,0*10⁻⁸ м λmax = 300 нм = 3,0*10⁻⁷ м Ek - максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов Ek = hc/λ - hc/λmax = hc*((λmax - λ)/(λmax*λ)) Электрон обладая энергией удалится от фотокатода на расстояние d и при этом будет тормозиться электрическим полем фотокатода Ek = e*U = e*E*d U - задерживающая разность потенциалов E = 8,0 В/см = 800 В/м - напряженность электрического поля (поле однородно, поле плоскости) hc*((λmax - λ)/(λmax*λ)) = e*E*d d = hc*((λmax - λ)/(λmax*λ)) / (e*E) d = 6,62*10⁻³⁴ Дж*с*3*10⁸ м/с*((3,0*10⁻⁷ м - 0,7*10⁻⁷ м)/(3,0*10⁻⁷ м * 0,7*10⁻⁷ м)) / (1,6*10⁻¹⁹ Кл*800 В/м) ≈ 1,7*10⁻² м = 1,7 см
• нам полезно изменить потенциальную энергию тела, которое мы поднимаем по наклонной плоскости. у подножия плоскости высота равна нулю, тогда Aполез = mgH
• работа затраченная определяется работой силы тяги, посредством которой мы поднимаем груз на наклонную плоскость: Азатр = Атяг
Атяг = Fтяг S
пусть поднятие осуществляется равномерно и прямолинейно, тогда геометрическая сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю
на тело действуют:
• сила тяжести • сила тяги • сила трения • сила нормальной реакции опоры
направим ось вдоль плоскости вверх, в проекции на нее получим
Fтяг - Fтр - mgsinα = 0,
Fтяг = u mgcosα + mgsinα = mg (u cosα + sinα).
тогда работа силы тяги равна Атяг = mgL (u cosα + sinα).
соответственно, КПД равен n = (mgH)/(mgL (u cosα + sinα),
n = H/(L(u cosα + sinα)), где
sinα = H/L, cosα = √(1-sin²α).
при желании, можно вывести формулу без синуса и косинуса, но это лишнее
2). Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
hc/λ = hc/λmax + Ek
λ = 70 нм = 7,0*10⁻⁸ м
λmax = 300 нм = 3,0*10⁻⁷ м
Ek - максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
Ek = hc/λ - hc/λmax = hc*((λmax - λ)/(λmax*λ))
Электрон обладая энергией удалится от фотокатода на расстояние d и при этом будет тормозиться электрическим полем фотокатода
Ek = e*U = e*E*d
U - задерживающая разность потенциалов
E = 8,0 В/см = 800 В/м - напряженность электрического поля (поле однородно, поле плоскости)
hc*((λmax - λ)/(λmax*λ)) = e*E*d
d = hc*((λmax - λ)/(λmax*λ)) / (e*E)
d = 6,62*10⁻³⁴ Дж*с*3*10⁸ м/с*((3,0*10⁻⁷ м - 0,7*10⁻⁷ м)/(3,0*10⁻⁷ м * 0,7*10⁻⁷ м)) / (1,6*10⁻¹⁹ Кл*800 В/м) ≈ 1,7*10⁻² м = 1,7 см
• нам полезно изменить потенциальную энергию тела, которое мы поднимаем по наклонной плоскости. у подножия плоскости высота равна нулю, тогда Aполез = mgH
• работа затраченная определяется работой силы тяги, посредством которой мы поднимаем груз на наклонную плоскость: Азатр = Атяг
Атяг = Fтяг S
пусть поднятие осуществляется равномерно и прямолинейно, тогда геометрическая сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю
на тело действуют:
• сила тяжести
• сила тяги
• сила трения
• сила нормальной реакции опоры
направим ось вдоль плоскости вверх, в проекции на нее получим
Fтяг - Fтр - mgsinα = 0,
Fтяг = u mgcosα + mgsinα = mg (u cosα + sinα).
тогда работа силы тяги равна Атяг = mgL (u cosα + sinα).
соответственно, КПД равен n = (mgH)/(mgL (u cosα + sinα),
n = H/(L(u cosα + sinα)), где
sinα = H/L,
cosα = √(1-sin²α).
при желании, можно вывести формулу без синуса и косинуса, но это лишнее