Для решения задачи о фотоэффекте у данного металла, где частота света составляет (6 \times 10^{14}) Гц и вылетающие электроны полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В, воспользуемся уравнением Эйнштейна для фотоэффекта.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
[ E = h \nu = W + E_k ]
где:
- (E) — энергия падающего фотона,
- (h) — постоянная Планка ((6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с})),
- (\nu) — частота падающего света,
- (W) — работа выхода для данного металла,
- (E_k) — кинетическая энергия вылетевших электронов.
В данной задаче:
- Минимальная частота, при которой начинается фотоэффект ((\nu_0)) = (6 \times 10^{14}) Гц.
- Разность потенциалов, полностью задерживающая электроны ((V)) = 3 В.
Кинетическая энергия электрона, вылетающего из металла под действием света, равна:
[ E_k = eV ]
где (e) — заряд электрона ((1.602 \times 10^{-19} \, \text{Кл})).
Таким образом:
[ E_k = 1.602 \times 10^{-19} \times 3 \, \text{В} = 4.806 \times 10^{-19} \, \text{Дж} ]
Теперь определим работу выхода ((W)):
[ W = h \nu_0 ]
где (\nu_0 = 6 \times 10^{14} \, \text{Гц}).
Тогда:
[ W = 6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с} \times 6 \times 10^{14} \, \text{Гц} ]
[ W = 3.9756 \times 10^{-19} \, \text{Дж} ]
Теперь, используя уравнение Эйнштейна, определим частоту падающего излучения ((\nu)):
[ h \nu = W + E_k ]
[ \nu = \frac{W + E_k}{h} ]
Подставим известные значения:
[ \nu = \frac{3.9756 \times 10^{-19} \, \text{Дж} + 4.806 \times 10^{-19} \, \text{Дж}}{6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}} ]
[ \nu = \frac{8.7816 \times 10^{-19} \, \text{Дж}}{6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}} ]
[ \nu \approx 1.32 \times 10^{15} \, \text{Гц} ]
Таким образом, частота излучения, падающего на поверхность металла, составляет (1.32 \times 10^{15} \, \text{Гц}).