Решение: Тормозной путь фотоэлектронов
Фотоэлектроны, выбитые монохроматическим светом частоты $\nu = 6{,}7 \cdot 10^{14}\ \text{Гц}$ из металла с работой выхода $A_{\text{вых}} = 1{,}89\ \text{эВ}$, попадают в однородное электрическое поле $E = 100\ \text{В/м}$. Каков тормозной путь для тех электронов, чья скорость максимальна и направлена вдоль линий напряжённости поля?
Решение по шагам
5 шаговПо уравнению Эйнштейна для фотоэффекта максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода.
$$E_{\text{к max}} = h\nu - A_{\text{вых}}$$В электрон-вольтах энергия фотона составляет:
$$h\nu = 4{,}14 \cdot 10^{-15} \cdot 6{,}7 \cdot 10^{14} \approx 2{,}774\ \text{эВ}$$Найдём максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона:
$$E_{\text{к max}} = 2{,}774 - 1{,}89 = 0{,}884\ \text{эВ}$$При движении электрона вдоль линий напряжённости электрическое поле совершает отрицательную работу. До остановки работа поля по модулю равна начальной кинетической энергии:
$$eEs = E_{\text{к max}}$$Так как энергия $0{,}884\ \text{эВ}$ соответствует работе электрона при прохождении разности потенциалов $0{,}884\ \text{В}$, тормозной путь равен:
$$s = \frac{0{,}884}{100} \approx 8{,}84 \cdot 10^{-3}\ \text{м}$$Тормозной путь фотоэлектронов $s \approx 8{,}8 \cdot 10^{-3}\ \text{м}$, или примерно $8{,}8\ \text{мм}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Вычитают работу выхода из энергии фотона, выраженной в джоулях, без перевода единиц.
Считают, что электрон ускоряется в направлении электрического поля, не учитывая отрицательный заряд электрона.
Используют полную энергию фотона вместо максимальной кинетической энергии фотоэлектрона.