Zakreśl przypadki, w których zajdzie efekt fotoelektryczny.

Na początku musimy wiedzieć, że efekt fotoelektryczny zachodzi, gdy energia fotonu [latex]E_f[/latex] jest co najmniej równa pracy wyjścia [latex]W[/latex]: [latex]E_f ge W[/latex] Praca wyjścia dla potasu, sodu i miedzie wynosi: 1) Potas, [latex]W_K = 2,29 eV[/latex] 2) Sód, [latex]W_{Na} = 2,36 eV[/latex] 3) Miedź, [latex]W_{Cu} = 5,1 eV[/latex] Natomiast długości fal dla barwy czerwonej, zielonej i niebieskiej mieszczą się w przedziałach: - czerwony, [latex]635 - 770 nm[/latex] - zielony, [latex]520 - 565 nm[/latex] - niebieski, [latex]450 - 500 nm[/latex] Przyjąłem, że barwy światła, które padają na płytki mają najmniejszą długość fali, tak by energia fotonu była maksymalnie największa. Energię fotonu [latex]E_f[/latex] policzymy ze wzoru: [latex]E_f = frac{hc}{lambda}[/latex] [latex]h[/latex], to stała Plancka o wartości [latex]6,63 cdot 10^{-34} J cdot s[/latex], [latex]c[/latex] jest oznaczeniem prędkości światła równej [latex]3 cdot 10^8 frac{m}{s}[/latex], natomiast [latex]lambda[/latex], to nasza długość fali. Podstawiając do wzoru otrzymamy wartości wyrażone w dżulach [latex][J][/latex]: [latex]E_f_{czerwony} = 3,13 cdot 10^{-19} J[/latex] [latex]E_f_{zielony} = 3,825 cdot 10^{-19} J[/latex] [latex]E_f_{niebieski} = 4,42 cdot 10^{-19} J[/latex] [latex]E_f_{UV} = 19,89 cdot 10^{-19} J[/latex] Pracę wyjścia mamy wyrażoną w elektronowoltach [latex][eV][/latex], a energię fotonu w dżulach [latex][J][/latex], żeby zrobić to zadanie musimy mieć te same jednostki. Tak więc albo zamieniamy [latex][eV][/latex] na [latex][J][/latex], albo [latex][J][/latex] na [latex][eV][/latex]. Nie ma to znaczenia co na co zamienimy.  Aby zamienić [latex][eV][/latex] na [latex][J][/latex] należy pomnożyć razy [latex]1,6 cdot 10^{-19} J[/latex], ponieważ: [latex]1 J = 1,6 cdot 10^{-19} eV[/latex] Natomiast, by zamienić [latex][J][/latex] na [latex][eV][/latex] dzielimy przez [latex]1,6 cdot 10^{-19} eV[/latex] lub pomnożyć razy [latex]6,25 cdot 10^{18} J[/latex], jest tak dlatego, że: [latex]1 eV = frac{1}{1,6 cdot 10^{-19} J} = 6,25 cdot 10^{18} J[/latex] Ja zamienię to na elektronowolty, by nie pisać cały czas notacji wykładniczej. Energia fotonu w elektronowoltach będzie wyglądała następująco: [latex]E_f_{czerwony} = 1,95 eV[/latex] [latex]E_f_{zielony} = 2,39 eV[/latex] [latex]E_f_{niebieski} = 2,76 eV[/latex] [latex]E_f_{UV} = 12,4 eV[/latex] Tak więc sprawdzamy, czy energia fotonu dla poszczególnych przypadków: a) Potas: 1) [latex]E_f_{czerwony} < W_K[/latex] Nie zajdzie efekt fotoelektryczny. 2) [latex]E_f_{zielony} > W_K[/latex] Zajdzie efekt fotoelektryczny. 3) [latex]E_f_{niebieski} > W_K[/latex] Zajdzie efekt fotoelektryczny. 4) [latex]E_f_{UV} > W_K[/latex] Zajdzie efekt fotoelektryczny. b) Sód: 1) [latex]E_f_{czerwony} < W_{Na}[/latex] Nie zajdzie efekt fotoelektryczny. 2) [latex]E_f_{zielony} > W_{Na}[/latex] Zajdzie efekt fotoelektryczny. 3) [latex]E_f_{niebieski} > W_{Na}[/latex] Zajdzie efekt fotoelektryczny. 4) [latex]E_f_{UV} > W_{Na}[/latex] Zajdzie efekt fotoelektryczny. c) Miedź: 1) [latex]E_f_{czerwony} < W_{Cu}[/latex] Nie zajdzie efekt fotoelektryczny. 2) [latex]E_f_{zielony} < W_{Cu}[/latex] Nie zajdzie efekt fotoelektryczny. 3) [latex]E_f_{niebieski} < W_{Cu}[/latex] Nie zajdzie efekt fotoelektryczny. 4) [latex]E_f_{UV} > W_{Cu}[/latex] Zajdzie efekt fotoelektryczny.