Όταν ένα μέταλλο εκτέθηκε σε φως σε συχνότητα 3,91 1015 ηλεκτρόνια εκπέμπει με κινητική ενέργεια 3.40 101 J. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός που θα μπορούσε να εκτοξευθεί από αυτό;
Κατανόηση των εννοιών
* φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Αυτό το φαινόμενο περιγράφει την εκπομπή ηλεκτρονίων από ένα υλικό όταν το φως λάμπει πάνω του. Η ενέργεια του φωτός μεταφέρεται σε ηλεκτρόνια και εάν η ενέργεια είναι επαρκής για να ξεπεραστεί η ενέργεια δέσμευσης του ηλεκτρονίου μέσα στο μέταλλο, το ηλεκτρόνιο μπορεί να εκτοξευθεί.
* Λειτουργία εργασίας: Η λειτουργία εργασίας (Φ) είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από την επιφάνεια ενός μετάλλου.
* Κινητική ενέργεια: Η κινητική ενέργεια (KE) των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων είναι η ενέργεια που έχουν μετά την υπέρβαση της λειτουργίας της εργασίας.
Υπολογισμοί
1. Βρείτε τη λειτουργία εργασίας (φ):
* Γνωρίζουμε την ενέργεια του φωτός (e =hν) και την κινητική ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρόνων (KE).
* Η ενέργεια του φωτός χρησιμοποιείται για να ξεπεράσει τη λειτουργία εργασίας και να δώσει στα ηλεκτρόνια την κινητική τους ενέργεια:
* E =φ + ke
* Φ =e - ke
* Χρειαζόμαστε τη σταθερά (h) =6.63 x 10⁻³⁴ js
* E =(6.63 x 10⁻³⁴ js) * (3.91 x 10⁵ s⁻) =2.59 x 10⁻⁸ j
* Φ =(2.59 x 10⁻⁸ j) - (3.40 x 10⁻ ⁹ j) =2.25 x 10⁻⁻ j
2. Υπολογίστε τον μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων:
* Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορούν να εκτοξευθούν εξαρτάται από τη συνολική ενέργεια του φωτός και τη λειτουργία εργασίας.
* Διαχωρίστε τη συνολική ενέργεια του φωτός από την ενέργεια που απαιτείται για την εκτόξευση ενός ηλεκτρονίου (που είναι η λειτουργία εργασίας):
* Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων =(συνολική ενέργεια φωτός) / Φ
* Συνολική ενέργεια φωτός =n * e (όπου n είναι ο αριθμός των φωτονίων)
* Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων =(n * e) / φ
Για να λάβετε μια συγκεκριμένη αριθμητική απάντηση, πρέπει να γνωρίζετε τη συνολική ενέργεια του φωτός ή τον αριθμό των φωτονίων (n).
Σημαντική σημείωση: Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορούν να εκτοξευθούν περιορίζεται από τον αριθμό των φωτονίων που χτυπούν το μέταλλο. Κάθε φωτόνιο μπορεί να εκτοξεύσει μόνο ένα ηλεκτρόνιο.
