Фотоэффект от атома водорода (C6)
3/10Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой \(E_n = -13{,}6/n^2\) эВ, где \(n = 1, 2, 3, \dots\) При переходе атома в состояние с энергией \(E_1\) атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, этот фотон выбивает фотоэлектрон. Чему равна максимальная возможная скорость фотоэлектрона? Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, \(\lambda_{кр} = 300\) нм.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(v_{макс} = 650\) км/с
РешениеВыделим в задаче два события: падение электрона на уровень \(E_1\) атома водорода с испусканием фотона максимальной энергии (то есть с уровня \(n_2 = \infty\) на уровень \(n_1 = 1\)) и фотоэффект при попадании светового кванта на поверхность фотокатода. Опишем эти явления уравнениями:
1) \(E_\text{ф} = -13{,}6\left(\dfrac{1}{n_2^2} - \dfrac{1}{n_1^2}\right) = 13{,}6\) эВ.
2) \(E_\text{ф} = \dfrac{hc}{\lambda_{кр}} + E_{\text{кин.макс}} = \dfrac{hc}{\lambda_{кр}} + \dfrac{m_e v_{макс}^2}{2}\).
Подставляя значение энергии из выражения (1) в выражение (2) и переводя единицы в систему СИ, получаем ответ: \(v_{макс} = 650\) км/с.
Похожие задачи
- Красная граница (A29) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Фотоэффект (A29) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Красная граница фотоэффекта (A29) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Запирающее напряжение (A29) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Кинетическая энергия фотоэлектронов (A29) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Фотоэффект по графику (А26) ЕГЭ 2007, 11 кл.