Fénnyel megvilágítunk egy 2 eV kilépési munkájú fémlemezt. Ennek során maximálisan 2 eV mozgási energiájú elektronokat ütünk ki a fémből. Mekkora a fény frekvenciája? Határozzuk meg az ehhez tartozó hullámhosszt is! Mekkora az elektronok sebessége?

Use the Google, Luke! [link]

hf=Wki+Em=2eV+2eV=4eV. (eV: elektronvolt)

f=4eV/h=4eV/4.136eV*fs=0.967 1/fs (egy per femtoszekundum).

hullámhossz=c/f, ahol c a fénysebesség.

A femtoszekundum tíz a mínusz tizenötödiken (1E-15) szekundum. Át lehet számolni a fénysebességet m/s-ról mondjuk m/fs-re, hogy a hullámhosszt méterben kapjuk meg. 3E+8 m/s=3E+8 1m/1E-15fs=3E+8 3E-7m/fs. (Ez azt mondja meg, hogy a fény 1fs alatt hány métert tesz meg. Egy tized mikront, azaz kevesebbet, mint egy baktérium átmérője!) Ezt behelyettesítjük:

hullámhossz=3E-7m/fs / 0.967 1/fs = 3.102E-7m. A fény hullámhosszát általában nanométerben szokás megadni, ami 1E-9m. Így a hullámhossz 310nm, ami a közeli UV tartományba esik. (800nm és 400nm között látjuk, a 800nm a mélyvörös, a 400nm a mélykék.)

Már csak 1 dolgunk van, a kilépő elektronok sebessége:

Emozg=1/2m*v^2, azaz v = négyzetgyök (2Emozg/m), ahol Emozg-ot a feladat megadta, 2eV, m pedig az elektron nyugalmi tömege. (Feltesszük, hogy nem fogja megközelíteni a fénysebességet az elektron sebessége, így nem kell a relativisztikus tömegnövekedéssel számolni.)

Mivel az elektron tömegét csak kg-ban találtam, kénytelenek vagyunk az elektronvoltot joule-ba átszámolni (vagyis kinézni a táblázatból), és azzal számolni. (A fenébe, utálom, ha tízasokadikonokkal kell számolnom.)

v = négyzetgyök (2*2*1.602E-19J/9.109E-31kg) = négyzetgyök 0.703E+12J/kg = 838481m/s. Ez elég nagynak látszik, de a fénysebességnek kb. 358-ad része, tehát a relativisztikus hatás alig-alig játszik szerepet, elhanyagolható.

Remélem, nem számoltam el semmit, ellenőrizd, csak aztán add be!

És most a fizetség: el kell olvasnod és meg kell értened (!) a linkelt cikket. Addig nem kapcsolhatod be a tévét, és nem nézhetsz semmi más képernyőt sem, mint amin kizárólag a cikk van.