Page 112 - physics6

98 บทที่ 19 | ฟิสิกส์อะตอม ฟิสิกส์ เล่ม 6 ฟิสิกส์ เล่ม 6 บทที่ 19 | ฟิสิกส์อะตอม 99

ปัญหาท้าทาย

20. รังสีอัลตราไวโอเลตความเข้ม 0.0500 วัตต์ต่อตารางเมตร ตกกระทบตั้งฉากกับผิวโลหะชนิด

หนึ่งที่มีฟังก์ชันงาน 5.30 อิเล็กตรอนโวลต์ และโฟโตอิเล็กตรอนที่หลุดออกมามีอัตราเร็วสูงสุด
5
4.20 × 10 เมตรต่อวินาที โฟโตอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจากพื้นที่ 1 ตารางเซนติเมตร ทุก 1
วินาที มีจำานวนเท่าใด (สมมติว่าโฟตอนของรังสีอัลตราไวโอเลตถูกดูดกลืนทั้งหมด)
วิธีทำา หา hf จากสมการโฟโตอิเล็กทริก
E kmax hf W
1 mv 2 hf W
2 max
hf 1 mv 2 W
2 max
5
ในที่นี้ m = 9.11 × 10 kg , v = 4.2 × 10 m/s
-31
และ W = (5.30 eV)(1.6 × 10 J/eV) = 8.48 × 10 J
-19
-19
จะได้ hf
-19
hf = 9.28 × 10 J
เมอ I เป็นพลังงานของรังสีอัลตราไวโอเลตท่ตกกระทบต้งฉากกับผิวโลหะต่อหน่ง
ื
ึ
่
ี
ั
E
หน่วยพื้นที่ต่อหนึ่งหน่วยเวลาหาได้จากสมการ I
tA
จะได้ E = ItA
2
ในที่นี้ I = 0.0500 W/m t = 1 s และ A = 1 cm = 10 cm 2
-4
2
2
-4
2
จะได้ E = (0.0500 W/m )(1s)(10 m )
-6
E = 5.00 × 10 J
ี
ั
่
ื
ั
เมอ E เป็นพลังงานท้งหมดของรังสีอัลตราไวโอเลตท่ตกกระทบต้งฉากกับผิวโลหะ
จากสมการ E = nhf
-3
-6
ในที่นี้ E = 5.00 × 10 J และ hf = 9.28 × 10 J
-6
-3
จะได้ 5.00 × 10 J = n (9.28 × 10 J)
n = 5.39 × 10 12
จานวนอิเล็กตรอนท่หลุดออกมาจากพ้นท 1 ตารางเซนติเมตรทุก 1 วินาท เท่ากับ
่
ื
ี
ี
ำ
ี
12
5.39 × 10 อนุภาค
12
ตอบ 5.39 × 10 อนุภาค
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี