(2)设阴极材料的极限波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm=h-h,代入数据得λ0=0. 66 μm.
答案:(1)4.0×1012个 9.6×10-20 J (2)0.66 μm
10.电子和光一样具有波动性和粒子性,它表现出波动的性质,就像X射线穿过晶体时会产生衍射一样,这一类物质粒子的波动叫德布罗意波。质量为m的电子以速度v运动时,这种德布罗意波的波长可表示为λ=。已知电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。
(1)计算具有100 eV动能的电子的动量p和波长λ;
(2)若一个静止的电子经2500 V电压加速,求能量和这个电子动能相同的光子的波长,并求该光子的波长和这个电子的波长之比。
答案 (1)5.4×10-24 kg·m/s 1.2×10-10 m
(2)5.0×10-10 m 20∶1
解析 (1)电子的动量:
p==
= kg·m/s
≈5.4×10-24 kg·m/s
德布罗意波波长
λ== m≈1.2×10-10 m。
(2)电子的能量E=eU′=2500 eV=4.0×10-16 J
根据E=,得光子波长
λ′== m≈5.0×10-10 m
电子的动量
p′== kg·m/s≈2.7×10-23 kg·m/s
电子波长λ″== m≈2.5×10-11 m
则==,即λ′∶λ″=20∶1。
11.用功率P0=1 W的光源照射离光源r=3 m处的某块金属的薄片,已知光源发出的是波长λ=663 nm的单色光,试计算:
(1)1 s内打到金属板1 m2面积上的光子数;
(2)若取该金属原子半径r1=0.5×10-10 m,则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子?
解析:(1)离光源r=3 m处的金属板1 m2面积上1 s内接收的光能
E0==8.85×10-3 J
每个光子的能量E=h=3×10-19 J