Работа выхода электронов

ВеществоРабота выхода, эВ
Литий2.38
Бериллий3.92
Бор4.5
Углерод4.7
Натрий2.35
Магний3.64
Алюминий4.25
Кремний4.8
Калий2.22
Кальций2.8
Скандий3.3
Титан3.95
Ванадий4.12
Хром4.58
Марганец3.83
Железо4.31
Кобальт4.41
Никель4.5
Медь4.4
Цинк4.24
Галлий3.96
Германий4.76
Мышьяк4.72
Селен4.72
Рубидий2.16
Стронций2.35
Иттрий3.3
Цирконий3.9
Ниобий3.99
Молибден4.3
Рутений4.6
Родий4.75
Палладий4.8
Серебро4.3
Кадмий4.1
Индий3.8
Олово4.38
Сурьма4.08
Теллур4.73
Цезий1.81
Барий2.49
Лантан3.3
Церий2.7
Гафний3.53
Тантал4.12
Вольфрам4.54
Рений5
Осмий4.7
Иридий4.7
Платина5.32
Золото4.3
Ртуть4.52
Таллий3.7
Свинец4
Висмут4.4
Торий3.3
Уран3.3

Задачи

Задача 1

На поверхность металла падает свет с частотой ν=8.0×1014\nu = 8.0 \times 10^{14} Гц, и при этом наблюдается фотоэффект. Определите работу выхода, если максимальная кинетическая энергия выбитых электронов составляет 0.50.5 эВ.

Общая энергия фотона определяется формулой:

E=hνE = h\nu

Где:

E=6.63×10−34×8.0×1014E = 6.63 \times 10^{-34} \times 8.0 \times 10^{14} E=5.3×10−19 ДжE = 5.3 \times 10^{-19} \text{ Дж}

Переведем в эВ разделим на 1.6×10−191.6 \times 10^{-19}:

E≈3.3 эВE \approx 3.3 \text{ эВ}

Работа выхода находится по уравнению Эйнштейна:

W=E−EкинW = E - E_{\text{кин}} W=3.3−0.5=2.8 эВW = 3.3 - 0.5 = 2.8 \text{ эВ}
Ответ:

Работа выхода 2,8 эВ.

Задача 2

На металлическую поверхность с работой выхода W=3.2W = 3.2 эВ падает свет с энергией фотонов E=5.0E = 5.0 эВ. Определите максимальную кинетическую энергию выбитых электронов.

По уравнению Эйнштейна:

Eкин=E−WE_{\text{кин}} = E - W

Подставляем значения:

Eкин=5.0−3.2=1.8 эВE_{\text{кин}} = 5.0 - 3.2 = 1.8 \text{ эВ}
Ответ:

Максимальная кинетическая энергия выбитых электронов 1,8 эВ.

Задача 3

Для металлической поверхности работа выхода электронов составляет W=4.5W = 4.5 эВ. Какую максимальную длину волны λкр\lambda_{\text{кр}} должен иметь свет, чтобы вызвать фотоэффект?

По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, граничная длина волны определяется формулой:

λкр=hcW\lambda_{\text{кр}} = \frac{hc}{W}

Где:

  • h=6.63×10−34h = 6.63 \times 10^{-34} Дж·с — постоянная Планка,
  • c=3.0×108c = 3.0 \times 10^8 м/с — скорость света,
  • W=4.5W = 4.5 эВ =4.5×1.6×10−19= 4.5 \times 1.6 \times 10^{-19} Дж.

Подставляем значения:

λкр=6.63×10−34×3.0×1084.5×1.6×10−19\lambda_{\text{кр}} = \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3.0 \times 10^8}{4.5 \times 1.6 \times 10^{-19}} λкр=1.99×10−257.2×10−19≈2.76×10−7 м=276 нм\lambda_{\text{кр}} = \frac{1.99 \times 10^{-25}}{7.2 \times 10^{-19}} \approx 2.76 \times 10^{-7} \text{ м} = 276 \text{ нм}
Ответ:

Граничная длина волны 276 нм.