Задание 2F5762: Корпускулярно-волновой дуализм

Модель: внешний однофотонный фотоэффект в лабораторной системе отсчёта. Работа выхода A определяется материалом катода. Один поглощённый фотон передаёт энергию одному электрону; максимальная кинетическая энергия K соответствует выходу без дополнительных потерь внутри вещества. Движение электрона нерелятивистское.
1. В таблице первое освещение имеет частоту ν₁ = 2ν_кр и максимальную кинетическую энергию K₁ = 2 эВ. Второе освещение имеет частоту ν₂ = 3ν_кр. Красная граница ν_кр одна и та же, поскольку материал катода не меняется.
2. Уравнение Эйнштейна и определение пороговой частоты дают
K = hν − A, A = hν_кр.
При первой частоте:
K₁ = 2hν_кр − hν_кр = hν_кр = A.
Подстановка:
A = K₁ = 2 эВ.
3. При второй частоте:
K₂ = 3hν_кр − hν_кр = 2hν_кр = 2A = 2K₁.
Подстановка:
K₂ = 2·2 эВ = 4 эВ.
4. Проверка энергетического баланса. При первом освещении фотон имеет энергию 4 эВ: 2 эВ идут на выход и 2 эВ остаются электрону. При втором энергия фотона 6 эВ: те же 2 эВ идут на выход, а 4 эВ — на кинетическую энергию. Отношение энергий электронов равно 2, а не отношению частот 3 к 2: из каждой энергии фотона вычитается одна и та же работа выхода. Для вычисления в электрон-вольтах перевод в джоули и численное значение h не нужны. Задача относится к энергетике фотоэффекта; движение электрона после выхода и действующие затем внешние силы не задаются.

Ответ: 4 эВ.