Как пользоваться
- Выберите, что найти: энергию электронов или работу выхода.
- Задайте свет длиной волны в нм или частотой в ТГц.
- Введите работу выхода металла в эВ или измеренное задерживающее напряжение.
- Смотрите кинетическую энергию и задерживающее напряжение (или работу выхода), энергию фотона и красную границу.
Формулы
- Энергия фотона: E = hν = hc ÷ λ; в электронвольтах E = 1239,84 ÷ λ(нм)
- Уравнение Эйнштейна: E_k = E − A
- Задерживающее напряжение: U = E_k ÷ e (численно равно E_k в эВ)
- Красная граница: λ₀ = hc ÷ A, ν₀ = A ÷ h
- Максимальная скорость: v = √(2 E_k ÷ mₑ)
- h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ Дж·с, e = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ Кл, c = 299 792 458 м/с
Пример расчёта
Свет 400 нм падает на металл с работой выхода A = 2,3 эВ:
- E = 1239,84 ÷ 400 = 3,0996 эВ
- E_k = 3,0996 − 2,3 = 0,7996 эВ, задерживающее напряжение 0,7996 В
- Самые быстрые электроны летят со скоростью 530 351 м/с
- Красная граница: λ₀ = 1239,84 ÷ 2,3 = 539,06 нм (556,14 ТГц)
Тот же металл под красным светом 650 нм: 1,9074 эВ меньше 2,3 эВ, электроны не вылетают.
Обратная задача: свет 1000 ТГц (4,1357 эВ) и задерживающее напряжение 1,5 В дают A = 4,1357 − 1,5 = 2,6357 эВ.
Советы
- Красная граница — про энергию одного фотона. Свет с длиной волны больше λ₀ электронов не выбивает.
- Задерживающее напряжение останавливает самые быстрые электроны; большинство вылетает медленнее, потеряв часть энергии внутри металла.
- Электронвольты и вольты совпадают численно. Электрон с энергией 0,8 эВ останавливает напряжение 0,8 В.