Дві однакові невеликі кульки, кожна з яких має масу 0,9 г, підвішені в одній точці на шовкових нитках завдовжки 30 см кожна. Які однакові заряди необхідно передати кулькам, щоб їхні нитки утворили з вертикаллю кут 45°?
Уравнение фотоэффекта в общем виде: Eф = Aвых + Eкин То есть энергия поглощённого фотона Eф идёт не совершение электроном работы выхода Aвых из металла, а остаток остаётся в виде кинетической энергии Eкин этого электрона.
Энергию фотона Eф в задаче удобно выразить через длину падающей электромагнитной волны λ: Eф = h*c/λ, где h = 6,63*10^(-34) Дж*с – постоянная Планка c = 3*10^8 м/с – скорость света в вакууме
Работу выхода Aвых можно выразить через энергию фотона с длиной волны λкр, соответствующей красной граница фотоэффекта: Aвых = h*c/λкр
Максимальную кинетическую энергию электрона распишем так: Eкин = m*V²/2, где m = 9,1*10^(-31) кг – масса электрона V – скорость электрона (та, что ищем)
Единицы измерения писать не буду в расчёте. Всё подставляю в СИ, значит и ответ будет с СИ, т.е. метры в секунду. При этом 1 нм = 10^(-9) м. V ≈ 648330 м/с = 648,33 км/с
Fупр = k*x, где
k – жёсткость пружины (не меняется), Н/м;
x – растяжение пружины, м.
Когда груз висит на пружине, то сила тяжести, действующая на него, равна силе упругости пружины:
Fт = Fупр
m*g = Fупр
Если утроить массу m груза, то утроится сила упругости Fупр, значит утроится и растяжение пружины x (см. закон Гука вверху).
Потенциальная энергия растянутой пружины:
Еп = k*x²/2
Раз x увеличится в 3 раза, то потенциальная энергия увеличится в 3² = 9 раз.
ответ: в 9 раз.
Eф = Aвых + Eкин
То есть энергия поглощённого фотона Eф идёт не совершение электроном работы выхода Aвых из металла, а остаток остаётся в виде кинетической энергии Eкин этого электрона.
Энергию фотона Eф в задаче удобно выразить через длину падающей электромагнитной волны λ:
Eф = h*c/λ, где
h = 6,63*10^(-34) Дж*с – постоянная Планка
c = 3*10^8 м/с – скорость света в вакууме
Работу выхода Aвых можно выразить через энергию фотона с длиной волны λкр, соответствующей красной граница фотоэффекта:
Aвых = h*c/λкр
Максимальную кинетическую энергию электрона распишем так:
Eкин = m*V²/2, где
m = 9,1*10^(-31) кг – масса электрона
V – скорость электрона (та, что ищем)
h*c/λ = h*c/λкр + m*V²/2
m*V²/2 = h*c/λ - h*c/λкр
V² = (2*h*c/m)*(1/λ - 1/λкр)
V = √((2*h*c/m)*(1/λ - 1/λкр))
Единицы измерения писать не буду в расчёте. Всё подставляю в СИ, значит и ответ будет с СИ, т.е. метры в секунду. При этом 1 нм = 10^(-9) м.
V ≈ 648330 м/с = 648,33 км/с
ответ: 648,33 км/с