Вопрос школьника
При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов ΔU = 5 В. Какова работа выхода Авых, если максимальная энергия ускоренных электронов Еe равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?
Ответ от учителя
Работа выхода Авых — это минимальная энергия, необходимая для выхода электрона из металла. Она определяется как разность между энергией фотона, необходимой для выбивания электрона из металла, и кинетической энергией электрона на поверхности металла:
Авых = hν — Еe,
где h — постоянная Планка, ν — частота света, Еe — максимальная кинетическая энергия электронов.
Для определения Авых необходимо найти энергию фотона, необходимую для выбивания электрона из металла. Энергия фотона связана с его частотой следующим образом:
E = hν.
Таким образом, энергия фотона, необходимая для выбивания электрона из металла, равна 3 эВ. Также из условия задачи известно, что максимальная кинетическая энергия электронов равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла:
Еe = 2E = 6 эВ.
Тогда работа выхода Авых будет равна:
Авых = hν — Еe = 3 эВ — 6 эВ = -3 эВ.
Отрицательное значение Авых означает, что электроны на поверхности металла имеют отрицательную энергию, то есть они связаны с металлом и не могут свободно двигаться в пространстве. Для того чтобы электроны могли выйти из металла, им необходимо сообщить энергию, равную модулю работы выхода.
