Калькулятор фотоэффекта

Введите расчет

Частота света (×10¹⁴ Гц)

Работа выхода Φ (эВ)

Результатов

Максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов

1,8357

eV

Электрон вылетает?	Yes
Энергия фотона	4,1357 eV
Граничная частота f₀	5,5614 ×10¹⁴ Hz

Что такое калькулятор фотоэффекта?

Этот инструмент использует уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и находит максимальную кинетическую энергию электронов, вылетающих с поверхности металла под действием света заданной частоты. Это универсальный физический калькулятор, основанный на фундаментальных постоянных, поэтому он применим везде — независимо от страны.

Свет, падающий на металл, выбивает электроны, когда энергия каждого фотона превышает работу выхода.

Как пользоваться калькулятором

Введите частоту падающего света в единицах ×10¹⁴ Гц (видимый свет лежит примерно в диапазоне 4–7,5 ×10¹⁴ Гц) и работу выхода Φ металла в электронвольтах (эВ). Калькулятор выдаст энергию фотона, максимальную кинетическую энергию электрона, граничную (красную) частоту и покажет, происходит ли эмиссия электронов.

Разбор формулы

Основное уравнение выглядит так: $$KE_{max} = h \cdot f - \Phi$$ где \(h\) — постоянная Планка (\(6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{Дж}\cdot\text{с}\)), \(f\) — частота света, а \(\Phi\) — работа выхода. Фотон несёт энергию \(E = h \cdot f\). Если эта энергия превышает \(\Phi\), то избыток переходит в кинетическую энергию электрона; если нет — электрон не вылетает. Граничная частота определяется как \(f_0 = \Phi / h\).

Реклама

Энергия фотона \(hf\) делится на работу выхода \(\Phi\) и кинетическую энергию электрона.

Пример расчёта

Пусть \(f = 10 \times 10^{14}\ \text{Гц}\) (\(1{,}0 \times 10^{15}\ \text{Гц}\)) и \(\Phi = 2{,}3\ \text{эВ}\). Тогда энергия фотона: $$\frac{h \cdot f}{e} = \frac{6{,}626 \times 10^{-34} \times 1{,}0 \times 10^{15}}{1{,}602 \times 10^{-19}} \approx 4{,}136\ \text{эВ}$$ Максимальная кинетическая энергия: $$KE_{max} = 4{,}136 - 2{,}3 \approx 1{,}836\ \text{эВ}$$ Граничная частота: $$f_0 = \frac{2{,}3 \times 1{,}602 \times 10^{-19}}{6{,}626 \times 10^{-34}} \approx 5{,}56 \times 10^{14}\ \text{Гц}$$ Поскольку энергия фотона превышает работу выхода, электроны вылетают.

Частые вопросы

Что будет, если энергия фотона меньше работы выхода? В этом случае электроны не вылетают: KE_max показывается как 0, а в поле «Электрон вылетает?» отображается «Нет».

Почему частоты указаны в ×10¹⁴ Гц? Частоты видимого и близкого к нему света составляют порядка 10¹⁴ Гц, поэтому такой масштаб делает вводимые числа удобными для восприятия.

Влияет ли интенсивность света? Интенсивность определяет количество вылетающих электронов, но не их максимальную кинетическую энергию — KE_max зависит только от частоты света и работы выхода.