Для решения этой задачи мы будем использовать уравнение фотоэффекта, которое связывает энергию падающего фотона, работу выхода электрона с поверхности металла и кинетическую энергию фотоэлектронов.
Уравнение фотоэффекта выглядит следующим образом:
[ h\nu = W + E_k ]
где:
- ( h\nу ) — энергия падающего фотона,
- ( W ) — работа выхода электрона из металла,
- ( E_k ) — кинетическая энергия фотоэлектронов.
Кинетическая энергия фотоэлектронов может быть выражена через запирающее напряжение ( V ):
[ E_k = eV ]
где:
- ( e ) — заряд электрона (приблизительно ( 1.6 \times 10^{-19} ) Кулон),
- ( V ) — запирающее напряжение.
Таким образом, уравнение фотоэффекта можно переписать так:
[ h\nu = W + eV ]
Пусть пластинка из никеля имеет запирающее напряжение ( V_1 = 3.7 ) В, а работа выхода электрона из никеля ( W_1 = 5 ) эВ. Для второго металла запирающее напряжение ( V_2 = 6 ) В, и нам нужно найти работу выхода ( W_2 ).
Запишем уравнение фотоэффекта для никеля:
[ h\nu = W_1 + eV_1 ]
Подставим значения:
[ h\nu = 5 \text{ эВ} + 3.7 \text{ эВ} ]
[ h\nu = 8.7 \text{ эВ} ]
Теперь запишем уравнение фотоэффекта для второго металла:
[ h\nu = W_2 + eV_2 ]
Поскольку энергия фотона ( h\nу ) одинакова для обоих случаев, подставим её значение:
[ 8.7 \text{ эВ} = W_2 + 6 \text{ эВ} ]
Отсюда можно найти работу выхода электрона для второго металла:
[ W_2 = 8.7 \text{ эВ} - 6 \text{ эВ} ]
[ W_2 = 2.7 \text{ эВ} ]
Таким образом, работа выхода электрона с поверхности второй пластинки составляет ( 2.7 ) эВ.