520 nm 세슘 광전자 최대 운동 에너지 660 nm 광전자 속도

520 nm 세슘 광전자 최대 운동 에너지 660 nm 광전자 속도

 

 

세슘 금속은 모든 안정한 원소 중 이온화 에너지가 가장 낮기 때문에 광전지와 텔레비전 카메라에서 널리 사용된다.

(a) 520 nm 빛에 의해 세슘으로부터 방출된 광전자의 최대 운동 에너지는 얼마인가?

세슘 표면에 조사되는 빛살의 파장이 660 nm보다 길면 광전자는 방출하지 않는다는 것을 알아두시오.

(b) 전자의 정지 질량을 이용하여 (a)에서 광전자의 속도를 계산하시오.

 

 

Cesium is used extensively in photocells and in television cameras because it has the lowest ionization energy of all the stable elements.

(a) What is the maximum kinetic energy of a photoelectron ejected from cesium by 520 nm light? Note that if the wavelength of the light used to irradiate the cesium surface becomes longer than 660 nm, no photoelectrons are emitted.

(b) Use the rest mass of the electron to calculate the velocity of the photoelectron in (a).

 

 

 

[참고] 금속의 일함수와 문턱 진동수

[ https://ywpop.tistory.com/21474 ]

 

 

 

세슘 표면에 조사되는 빛살의 파장이 660 nm보다 길면 광전자는 방출하지 않는다.

---> 세슘 금속의 문턱 진동수 = 660 nm

 

 

 

660 nm 빛의 에너지를 계산하면,

E = hν = hc / λ

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4964 )

 

= [(6.626×10^(-34) J•s) (3×10^8 m/s)] / [660 nm × (1 m / 10^9 nm)]

= (6.626×10^(-34)) (3×10^8) / (660 / 10^9)

= 3.01×10^(-19) J

---> 세슘 금속의 일함수(Φ)

 

 

 

520 nm 빛의 에너지를 계산하면,

E = hc / λ

= (6.626×10^(-34)) (3×10^8) / (520 / 10^9)

= 3.82×10^(-19) J

 

 

 

E = KE + Φ 이므로,

KE = E – Φ

= (3.82×10^(-19)) – (3.01×10^(-19))

= 8.10×10^(-20) J

---> (a) 답

 

 

 

> 전자의 질량, m_e = 9.109×10^(-31) kg

> 1 J = 1 kg•m^2/s^2

 

 

 

KE = (1/2)mv^2 이므로,

v = [2KE / m]^(1/2)

= [2 × (8.10×10^(-20) J) / (9.109×10^(-31) kg)]^(1/2)

= 4.22×10^5 m/s

---> (b) 답

 

 

 

 

[키워드] 세슘의 문턱 진동수 기준, 세슘의 일함수 기준