Вариант 3, страница 32 - гдз по физике 11 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2020 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: фиолетовый
ISBN: 978-5-09-097-598-8
Популярные ГДЗ в 11 классе
Самостоятельная работа № 2. Красная граница фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Кванты света. Фотоэффект. Квантовая физика - страница 32.
Вариант 3 (с. 32)
Условие. Вариант 3 (с. 32)
скриншот условия

Вариант 3
1. Чему равна длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта для калия и платины? (Работа выхода для калия 2,15 эВ, для платины 5,29 эВ.)
2. Фотон с энергией 3 эВ вырывает из металла электроны с максимальным импульсом $3,9 \cdot 10^{-25}$ Н $\cdot$ с. Определите работу выхода для этого металла.
Решение. Вариант 3 (с. 32)
1. Чему равна длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта для калия и платины? (Работа выхода для калия 2,15 эВ, для платины 5,29 эВ.)
Дано:
Работа выхода для калия $A_K = 2,15$ эВ
Работа выхода для платины $A_{Pt} = 5,29$ эВ
Постоянная Планка $h \approx 6,63 \cdot 10^{-34}$ Дж·с
Скорость света в вакууме $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с
Элементарный заряд $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл
Переведем работу выхода в систему СИ (Джоули):
$A_K = 2,15 \text{ эВ} = 2,15 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 3,44 \cdot 10^{-19}$ Дж
$A_{Pt} = 5,29 \text{ эВ} = 5,29 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} \approx 8,46 \cdot 10^{-19}$ Дж
Найти:
Длину волны красной границы для калия $\lambda_K$ - ?
Длину волны красной границы для платины $\lambda_{Pt}$ - ?
Решение:
Красная граница фотоэффекта — это максимальная длина волны $\lambda_{красн}$ (или минимальная частота) света, при которой еще возможен фотоэффект. При этой длине волны энергия фотона равна работе выхода, а кинетическая энергия вырванных электронов равна нулю.
Энергия фотона $E$ связана с длиной волны $\lambda$ соотношением:
$E = \frac{hc}{\lambda}$
Условие для красной границы фотоэффекта:
$A_{вых} = \frac{hc}{\lambda_{красн}}$
Отсюда выражаем длину волны, соответствующую красной границе:
$\lambda_{красн} = \frac{hc}{A_{вых}}$
1. Рассчитаем длину волны для калия ($\lambda_K$):
$\lambda_K = \frac{6,63 \cdot 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с} \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}}{3,44 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}} = \frac{19,89 \cdot 10^{-26}}{3,44 \cdot 10^{-19}} \text{ м} \approx 5,78 \cdot 10^{-7} \text{ м} = 578$ нм
2. Рассчитаем длину волны для платины ($\lambda_{Pt}$):
$\lambda_{Pt} = \frac{6,63 \cdot 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с} \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}}{8,46 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}} = \frac{19,89 \cdot 10^{-26}}{8,46 \cdot 10^{-19}} \text{ м} \approx 2,35 \cdot 10^{-7} \text{ м} = 235$ нм
Ответ: длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта для калия, равна 578 нм; для платины — 235 нм.
2. Фотон с энергией 3 эВ вырывает из металла электроны с максимальным импульсом $3,9 \cdot 10^{-25}$ Н · с. Определите работу выхода для этого металла.
Дано:
Энергия фотона $E = 3$ эВ
Максимальный импульс электрона $p_{max} = 3,9 \cdot 10^{-25}$ Н·с
Масса электрона $m_e \approx 9,1 \cdot 10^{-31}$ кг
Элементарный заряд $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл
Переведем энергию фотона в систему СИ (Джоули):
$E = 3 \text{ эВ} = 3 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 4,8 \cdot 10^{-19}$ Дж
Найти:
Работу выхода $A_{вых}$ - ?
Решение:
Используем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
$E = A_{вых} + K_{max}$
где $E$ — энергия падающего фотона, $A_{вых}$ — работа выхода электрона из металла, $K_{max}$ — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
Из этого уравнения работа выхода равна:
$A_{вых} = E - K_{max}$
Максимальная кинетическая энергия электрона связана с его максимальным импульсом $p_{max}$ соотношением:
$K_{max} = \frac{p_{max}^2}{2m_e}$
Рассчитаем максимальную кинетическую энергию электронов:
$K_{max} = \frac{(3,9 \cdot 10^{-25} \text{ Н} \cdot \text{с})^2}{2 \cdot 9,1 \cdot 10^{-31} \text{ кг}} = \frac{15,21 \cdot 10^{-50}}{18,2 \cdot 10^{-31}} \text{ Дж} \approx 0,836 \cdot 10^{-19}$ Дж
Теперь можем найти работу выхода в джоулях:
$A_{вых} = 4,8 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} - 0,836 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 3,964 \cdot 10^{-19}$ Дж
Часто работу выхода выражают в электрон-вольтах (эВ). Для этого разделим полученное значение на элементарный заряд:
$A_{вых} = \frac{3,964 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}}{1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж/эВ}} \approx 2,48$ эВ
Ответ: работа выхода для этого металла равна $3,964 \cdot 10^{-19}$ Дж, или примерно 2,48 эВ.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 11 класс, для упражнения Вариант 3 расположенного на странице 32 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2020 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Вариант 3 (с. 32), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.