Для решения этой задачи мы будем использовать уравнение фотоэффекта Эйнштейна. Уравнение фотоэффекта связывает энергию фотона с работой выхода и кинетической энергией выбитого электрона:
[ E{\text{фотона}} = W + K{\text{макс}}, ]
где ( E{\text{фотона}} ) — энергия фотона, ( W ) — работа выхода электрона из материала, и ( K{\text{макс}} ) — максимальная кинетическая энергия выбитого электрона. В случае, когда энергия фотона соответствует порогу фотоэффекта, кинетическая энергия электрона равна нулю (( K_{\text{макс}} = 0 )), и уравнение превращается в:
[ E_{\text{фотона}} = W. ]
Энергия фотона может быть выражена через длину волны света (\lambda) с использованием формулы:
[ E_{\text{фотона}} = \frac{hc}{\lambda}, ]
где ( h ) — постоянная Планка ((6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с})), а ( c ) — скорость света в вакууме ((3 \times 10^8 \, \text{м/с})).
Длина волны света, при которой наблюдается фотоэффект для калия, равна ( 6.2 \times 10^{-5} ) см. Переводим эту длину волны в метры:
[ \lambda = 6.2 \times 10^{-5} \, \text{см} = 6.2 \times 10^{-7} \, \text{м}. ]
Теперь подставим известные значения в формулу для энергии фотона:
[ E_{\text{фотона}} = \frac{(6.626 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}) \cdot (3 \times 10^8 \, \text{м/с})}{6.2 \times 10^{-7} \, \text{м}}. ]
Рассчитаем:
[ E_{\text{фотона}} = \frac{1.9878 \times 10^{-25} \, \text{Дж} \cdot \text{м}}{6.2 \times 10^{-7} \, \text{м}} = 3.205 \times 10^{-19} \, \text{Дж}. ]
Таким образом, работа выхода (( W )) для калия составляет ( 3.205 \times 10^{-19} ) Дж. Это значение соответствует минимальной энергии, необходимой для выбивания электрона из поверхности калия при заданной длине волны света.