Номер 2, страница 200 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

2. Фотон выбивает с поверхности металла с работой выхода $2 \text{ эВ}$ электрон с энергией $2 \text{ эВ}$. Какова минимальная энергия такого фотона?

2. Дано:

Работа выхода электрона с поверхности металла, $A_{вых} = 2$ эВ

Кинетическая энергия выбитого электрона, $E_k = 2$ эВ

Для решения задачи перевод в систему СИ (Джоули) не является обязательным, так как все величины даны в электрон-вольтах (эВ) и ответ можно дать в них же. Для справки: $1 \text{ эВ} \approx 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$.

Найти:

Минимальную энергию фотона, $E_{ф}$

Решение:

Явление выбивания электронов с поверхности вещества под действием света называется фотоэффектом. Оно описывается уравнением Эйнштейна для фотоэффекта, которое является выражением закона сохранения энергии:

$E_{ф} = A_{вых} + E_k$

где $E_{ф}$ — энергия падающего фотона, $A_{вых}$ — работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона с поверхности металла), а $E_k$ — максимальная кинетическая энергия вылетевшего электрона.

Согласно условию, энергия фотона расходуется на совершение работы выхода и на сообщение электрону кинетической энергии. Чтобы выбить электрон с энергией 2 эВ, фотон должен обладать энергией, равной сумме работы выхода и этой кинетической энергии. Это и будет минимальная энергия фотона, способного совершить данный процесс.

Подставим числовые значения в уравнение:

$E_{ф} = 2 \text{ эВ} + 2 \text{ эВ} = 4 \text{ эВ}$

Ответ: минимальная энергия такого фотона составляет 4 эВ.