Чтобы решить задачу о работе выхода электронов у натрия на вольфраме, учитывая, что угловая граница фотоэффекта равна 590 нм, необходимо использовать уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Шаг 1: Понимание фотоэффекта
Фотоэффект — это явление, при котором свет вызывает выброс электронов из вещества. Для того чтобы электрон вышел из металла, фотон света должен иметь достаточно энергии, чтобы преодолеть работу выхода (\( W \)) этого электрона.
Шаг 2: Формула для фотоэффекта
Энергия, которую несёт фотон, рассчитывается по формуле:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
где:
- \( E \) — энергия фотона (в Дж)
- \( h \) — постоянная Планка (\( 6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж·с} \))
- \( c \) — скорость света (\( 3 \times 10^8 \, \text{м/с} \))
- \( \lambda \) — длина волны (в метрах)
Шаг 3: Подстановка данных
Данная длина волны — 590 нм (нано-метров), необходимо перевести её в метры:
\[ 590 \, \text{нм} = 590 \times 10^{-9} \, \text{м} \]
Теперь подставим значения в формулу:
\[ E = \frac{(6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж·с}) \cdot (3 \times 10^8 \, \text{м/с})}{590 \times 10^{-9} \, \text{м}} \]
Шаг 4: Вычисление энергии фотона
Расчитаем:
\[ E = \frac{(6.626 \times 10^{-34}) \cdot (3 \times 10^8)}{590 \times 10^{-9}} \]
\[ E = \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{590 \times 10^{-9}} \approx 3.37 \times 10^{-19} \, \text{Дж} \]
Шаг 5: Определение работы выхода
В соответствии с основным уравнением фотоэффекта:
\[ E = W + K.E \]
где \( K.E \) — кинетическая энергия выбитого электрона. Поскольку граница фотоэффекта (для начала) подразумевает, что фотоны имеют минимальную энергетику, чтобы выбить электроны, мы можем считать, что в состоянии покоя:
\[ W = E \]
Итак, работа выхода электронов у натрия на вольфраме равна приблизительно 3.37 \times 10^{-19} Дж.
Шаг 6: Перевод в электронвольты
Чтобы представить результат в более привычных для физиков единицах — электронвольтах (эВ), используем:
\[ 1 \, \text{эВ} = 1.602 \times 10^{-19} \, \text{Дж} \] \[ W \approx \frac{3.37 \times 10^{-19}}{1.602 \times 10^{-19}} \approx 2.10 \, \text{эВ} \]
Ответ
Работа выхода электронов у натрия на вольфраме составляет примерно \( 2.10 \, \text{эВ} \).