高校物理「電子と光」光電子の運動エネルギーの最大値

高校物理「電子と光」光電子の運動エネルギーの最大値

◆問題

リチウムに波長が５．３×１０^-7ｍより短い光をあてると光電効果がおこる。波長３．３×１０^-7の光をあてたとき、光電子の運動エネルギーの最大値はいくらか。ただし、プランク定数を６．６×１０^-34Ｊ・ｓ、光速を３．０×１０⁸ｍ／ｓとする。


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金属表面に光を当てると、電子が飛び出す現象を光電効果といい、このとき飛び出す電子を光電子とよびます。
光電子が飛び出す最小の振動数は金属の種類により異なり、その最小の振動数ν0を限界振動数といいます。
そして、金属内部の電子を飛び出させるには仕事が必要であり、この仕事の最小値Ｗを仕事関数といいます。

光子のエネルギーをＥ，光電子の運動エネルギーの最大値をＫMとすると、

ＫM＝Ｅ−Ｗ

の関係式が成り立ちます。
だから、ＥとＷを求めればＫMが出る。というわけですね。

Ｅ＝ｈνです。
波の基本式よりｖ＝ｆλであり、ｖ＝ｃ，ｆ＝νとするとｃ＝νλです。これをνについて解くとν＝ｃ／λですね。
よって、Ｅ＝ｈｃ／λ

「波長が５．３×１０^-7ｍより短い光をあてると光電効果がおこる」ということは、これが限界波長で、このときの振動数が限界振動数です。そしてこのときの光のエネルギーと仕事関数が等しい。と考えて、

Ｋ_M＝６．６×１０^-34×３．０×１０⁸／３．３×１０^-7−６．６×１０^-34×３．０×１０⁸／５．３×１０^-7
　＝６．６×１０^-34×３．０×１０⁸×(１／３．３×１０^-7−１／５．３×１０^-7)
　＝６．６×１０^-34×３．０×１０⁸×(５．３−３．３)／(３．３×５．３×１０^-7)
　＝６．６×１０^-34×１．０×１０⁸×２／(１．１×５．３×１０^-7)
　＝１３．２×１０^-26／５．８３×１０^-7
　≒２．２６×１０^-19

有効数字を２桁とすれば、Ｋ_M＝２．３×１０^-19Ｊ


◆関連項目
光子のエネルギーと運動量
光電効果、仕事関数
原子まとめ


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中学英語「疑問詞(how)」I went to...

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意味を把握することが必要です。わからない語句は辞書を使って調べて、書き
出して、問題文の意味を読み解いて・・・とやりたいところですが、まずは辞書を
引く時点で面倒ですね。この時点でみんな寝ちゃいます(笑)　睡魔と戦って無理に
突き進み、「よくわからないけど、なんとなく」で終わってしまったという経験を
お持ちの方も多いと思います。

そんな人でも最後までやり切ることができるようにしたいと思って執筆しました。

まずはこの記事で、雰囲気をつかんでください。
そしてもし気に入っていただけたら、書籍もご利用いただければ幸いです。

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[Question]
下線部を問う疑問文に直してください。

251　I went to the library by bus.


[words]
library：図書館 by bus：バスで


見開き２ページで１単元としています。
１ページ目にはこのように、問題とその文に登場する語句を掲載しています。


解答解説はお知らせの下へ！

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[point]
howは「どんなふう」「どれくらい」などの意味を表す疑問詞です。形容詞や副詞を伴って「いくら」「何人」「どのくらい大きい」などを尋ねたい場合にも使います。


[Answer]
251　How did you go to the library?
　　「あなたはどうやって図書館に行きましたか？」
　　※交通手段を聞いているのでhow単独


２ページ目にはこのように、文法のポイントと解答、英文の和訳を掲載しています。

問題・語句から解答解説まで２ページで１セットとなっていて、あちこちの
ページを行ったり来たりしなくても、一通りのことが完結するようにしました。
これで「めんどくさいと寝ちゃう人」でも、やり切ることができるはずです！


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