21

Решение: Максимальный импульс фотоэлектронов

ЕГЭ · Физика · Задание 21 · Квантовая и ядерная физика
ПовышеннаяФИПИ4E30DAРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Вольфрамовую пластину облучают светом с длиной волны $200\ \text{нм}$. Каков максимальный импульс вылетающих из пластины электронов, если работа выхода электронов из вольфрама равна $4{,}54\ \text{эВ}$?

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

6 шагов
1

По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта энергия фотона равна сумме работы выхода и максимальной кинетической энергии фотоэлектрона.

$$E_\gamma = A_\text{вых} + E_{k\,\max}$$
2

Энергия фотона равна

$$E_\gamma = \frac{hc}{\lambda} = \frac{1240\ \text{эВ}\cdot\text{нм}}{200\ \text{нм}} = 6{,}20\ \text{эВ}$$
3

Максимальная кинетическая энергия электронов:

$$E_{k\,\max} = 6{,}20 - 4{,}54 = 1{,}66\ \text{эВ}$$
4

Переведём энергию в джоули:

$$E_{k\,\max} = 1{,}66 \cdot 1{,}6\cdot10^{-19} = 2{,}66\cdot10^{-19}\ \text{Дж}$$
5

Свяжем кинетическую энергию электрона с его импульсом:

$$E_{k\,\max} = \frac{p_\max^2}{2m_e},\qquad p_\max = \sqrt{2m_eE_{k\,\max}}$$

Подставим массу электрона $m_e = 9{,}1\cdot10^{-31}\ \text{кг}$:

$$p_\max = \sqrt{2\cdot9{,}1\cdot10^{-31}\cdot2{,}66\cdot10^{-19}} \approx 6{,}96\cdot10^{-25}\ \text{кг}\cdot\text{м/с}$$
Ответ

Максимальный импульс фотоэлектронов $p_\max \approx 7{,}0\cdot10^{-25}\ \text{кг}\cdot\text{м/с}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не вычитают работу выхода из энергии фотона.

Используют длину волны в нанометрах без перевода единиц при вычислении в системе СИ.

Путают формулы $E_k = \dfrac{mv^2}{2}$ и $E_k = \dfrac{p^2}{2m}$.

Не переводят энергию из электронвольт в джоули перед вычислением импульса в единицах СИ.

Закрепить приёмВ теме «Квантовая и ядерная физика» ещё 281 задача — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Квантовая и ядерная физика»: в ней 282 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.