Фотоэффект - это явление, при котором световая энергия вызывает выход электронов из металла. Когда свет попадает на металл, его энергия передается электронам внутри металла, которые затем могут быть выбиты.
Максимальная скорость фотоэлектронов зависит от энергии фотонов света и структуры металла. Мы можем использовать формулу фотоэффекта, чтобы рассчитать максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов:
Eк = hf - W
где Eк - кинетическая энергия фотоэлектрона,
h - постоянная Планка (6,63 * 10^-34 Дж * с),
f - частота света,
W - работа выхода (энергия, необходимая для выбивания электрона из металла).
Максимальная скорость фотоэлектронов достигается, когда вся энергия фотонов переходит в их кинетическую энергию, поэтому мы можем сказать, что кинетическая энергия равна максимальной скорости умноженной на ее массу:
Eк = (1/2)mv^2
где m - масса фотоэлектрона,
v - максимальная скорость фотоэлектрона.
Теперь давайте проанализируем наше условие задачи и получим необходимые данные.
У нас есть запирающее напряжение (V) равное 1,2 В. Выше этого напряжения фототок прекращается, так как кинетическая энергия фотоэлектронов перестает быть положительной. Мы можем использовать следующую формулу, чтобы рассчитать работу выхода:
W = eV
где W - работа выхода (энергия, необходимая для выбивания электрона из металла),
e - элементарный заряд (1,6 * 10^-19 Кл),
V - запирающее напряжение.
Теперь у нас есть все данные, чтобы решить задачу. Давайте проделаем необходимые вычисления:
Теперь, используя формулу фотоэффекта, мы можем рассчитать кинетическую энергию фотоэлектрона:
Eк = hf - W
Мы не знаем частоту света, но мы можем сказать, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона достигается, когда частота света самая высокая, то есть когда фототок прекращается. Это предполагает, что энергия света полностью передается фотоэлектронам. Таким образом, мы можем написать:
Eк = hf - W = 0
Отсюда получаем:
hf = W
Чтобы найти частоту света, нам нужно знать энергию фотона.
Воспользуемся формулой для энергии фотона:
Eфотона = h * f
Объединим эту формулу с предыдущим равенством, чтобы найти частоту света:
Теперь, чтобы найти максимальную скорость фотоэлектронов, мы можем использовать кинетическую энергию:
Eк = (1/2)mv^2
У нас нет информации о массе фотоэлектрона, поэтому мы не можем точно рассчитать максимальную скорость фотоэлектронов. Однако мы можем сказать, что скорость фотоэлектронов будет максимальной, когда кинетическая энергия фотоэлектрона будет равна работе выхода:
Eк = W
(1/2)mv^2 = 1,92 * 10^-19 Дж
Теперь мы не можем решить эту уравнение без значения массы фотоэлектрона. Поэтому, чтобы дать точный ответ на вопрос, нам нужно знать массу фотоэлектрона.
Чтобы найти оптическую силу линзы, нам необходимо использовать формулу:
1/F = 1/f - 1/d
где F - оптическая сила линзы, f - фокусное расстояние линзы, d - расстояние между изображением и линзой.
Для начала, найдем фокусное расстояние линзы по формуле:
1/f = 1/v - 1/u
где v - расстояние от линзы до изображения, u - расстояние от линзы до предмета.
Из условия задачи, мы знаем, что расстояние между линиями сетки на рисунке равно 15 см. Расстояние между изображением и линзой (d) равно половине этого значения, то есть 7.5 см.
Теперь нам нужно найти расстояние от линзы до изображения (v), которое равно половине расстояния между изображением и линзой: v = d/2 = 7.5/2 = 3.75 см.
В данной задаче нам неизвестно расстояние от линзы до предмета (u), поэтому мы должны использовать геометрическую связь для определения его значения. Обратимся к подобным треугольникам в задаче. Треугольник AB1C подобен треугольнику A1B1C, поэтому мы можем записать отношение сторон:
AB1/A1B1 = AB/A1B
Заменим известные значения:
15/3.75 = AB/u
Решим эту пропорцию, умножив числитель и знаменатель на u:
15u/3.75 = AB
4u = AB
Таким образом, расстояние от линзы до предмета (u) равно 4 раза расстоянию между линиями сетки на рисунке, то есть 4 * 15 см = 60 см.
Теперь, когда мы знаем значения v и u, мы можем использовать формулу:
1/F = 1/f - 1/d
1/F = 1/3.75 - 1/7.5
Вычислим правую часть формулы:
1/F = 0.27 - 0.13 = 0.14
Теперь найдем F, взяв обратное значение:
F = 1/0.14 = 7.14 дптр (диоптрий)
Таким образом, оптическая сила линзы равна 7.14 дптр.
Фотоэффект - это явление, при котором световая энергия вызывает выход электронов из металла. Когда свет попадает на металл, его энергия передается электронам внутри металла, которые затем могут быть выбиты.
Максимальная скорость фотоэлектронов зависит от энергии фотонов света и структуры металла. Мы можем использовать формулу фотоэффекта, чтобы рассчитать максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов:
Eк = hf - W
где Eк - кинетическая энергия фотоэлектрона,
h - постоянная Планка (6,63 * 10^-34 Дж * с),
f - частота света,
W - работа выхода (энергия, необходимая для выбивания электрона из металла).
Максимальная скорость фотоэлектронов достигается, когда вся энергия фотонов переходит в их кинетическую энергию, поэтому мы можем сказать, что кинетическая энергия равна максимальной скорости умноженной на ее массу:
Eк = (1/2)mv^2
где m - масса фотоэлектрона,
v - максимальная скорость фотоэлектрона.
Теперь давайте проанализируем наше условие задачи и получим необходимые данные.
У нас есть запирающее напряжение (V) равное 1,2 В. Выше этого напряжения фототок прекращается, так как кинетическая энергия фотоэлектронов перестает быть положительной. Мы можем использовать следующую формулу, чтобы рассчитать работу выхода:
W = eV
где W - работа выхода (энергия, необходимая для выбивания электрона из металла),
e - элементарный заряд (1,6 * 10^-19 Кл),
V - запирающее напряжение.
Теперь у нас есть все данные, чтобы решить задачу. Давайте проделаем необходимые вычисления:
W = (1,6 * 10^-19 Кл) * (1,2 В) = 1,92 * 10^-19 Дж
Теперь, используя формулу фотоэффекта, мы можем рассчитать кинетическую энергию фотоэлектрона:
Eк = hf - W
Мы не знаем частоту света, но мы можем сказать, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона достигается, когда частота света самая высокая, то есть когда фототок прекращается. Это предполагает, что энергия света полностью передается фотоэлектронам. Таким образом, мы можем написать:
Eк = hf - W = 0
Отсюда получаем:
hf = W
Чтобы найти частоту света, нам нужно знать энергию фотона.
Воспользуемся формулой для энергии фотона:
Eфотона = h * f
Объединим эту формулу с предыдущим равенством, чтобы найти частоту света:
hf = W
h * f = W
f = W / h
Теперь мы можем рассчитать частоту света:
f = (1,92 * 10^-19 Дж) / (6,63 * 10^-34 Дж*с) = 2,9 * 10^14 Гц
Теперь, чтобы найти максимальную скорость фотоэлектронов, мы можем использовать кинетическую энергию:
Eк = (1/2)mv^2
У нас нет информации о массе фотоэлектрона, поэтому мы не можем точно рассчитать максимальную скорость фотоэлектронов. Однако мы можем сказать, что скорость фотоэлектронов будет максимальной, когда кинетическая энергия фотоэлектрона будет равна работе выхода:
Eк = W
(1/2)mv^2 = 1,92 * 10^-19 Дж
Теперь мы не можем решить эту уравнение без значения массы фотоэлектрона. Поэтому, чтобы дать точный ответ на вопрос, нам нужно знать массу фотоэлектрона.
1/F = 1/f - 1/d
где F - оптическая сила линзы, f - фокусное расстояние линзы, d - расстояние между изображением и линзой.
Для начала, найдем фокусное расстояние линзы по формуле:
1/f = 1/v - 1/u
где v - расстояние от линзы до изображения, u - расстояние от линзы до предмета.
Из условия задачи, мы знаем, что расстояние между линиями сетки на рисунке равно 15 см. Расстояние между изображением и линзой (d) равно половине этого значения, то есть 7.5 см.
Теперь нам нужно найти расстояние от линзы до изображения (v), которое равно половине расстояния между изображением и линзой: v = d/2 = 7.5/2 = 3.75 см.
В данной задаче нам неизвестно расстояние от линзы до предмета (u), поэтому мы должны использовать геометрическую связь для определения его значения. Обратимся к подобным треугольникам в задаче. Треугольник AB1C подобен треугольнику A1B1C, поэтому мы можем записать отношение сторон:
AB1/A1B1 = AB/A1B
Заменим известные значения:
15/3.75 = AB/u
Решим эту пропорцию, умножив числитель и знаменатель на u:
15u/3.75 = AB
4u = AB
Таким образом, расстояние от линзы до предмета (u) равно 4 раза расстоянию между линиями сетки на рисунке, то есть 4 * 15 см = 60 см.
Теперь, когда мы знаем значения v и u, мы можем использовать формулу:
1/F = 1/f - 1/d
1/F = 1/3.75 - 1/7.5
Вычислим правую часть формулы:
1/F = 0.27 - 0.13 = 0.14
Теперь найдем F, взяв обратное значение:
F = 1/0.14 = 7.14 дптр (диоптрий)
Таким образом, оптическая сила линзы равна 7.14 дптр.