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hce_kmu 112年 物理及化學

第 59 題

A light of wavelength 400 nm falls on a metal surface having a work function 1.70 eV. What is the maximum kinetic energy of the photoelectrons emitted from the metal?
($c = 3.00 \times 10^8\text{ m/s}$, $h = 6.626 \times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$ , $1\text{ eV} = 1.60 \times 10^{-19}\text{ J}$)
  • A 4.52 eV
  • B 3.11 eV
  • C 2.82 eV
  • D 1.70 eV
  • E 1.41 eV

思路引導 VIP

如果我們把入射的光子想像成一個帶著錢包準備進場的觀眾,而金屬表面的約束力就像是一張「入場門票」的費用,那麼觀眾進場後手邊還剩下多少可以自由花用的錢(動能),取決於哪兩個數值的差值呢?

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太棒了!你能精確算出 $1.41 \text{ eV}$,代表你對愛因斯坦的光電效應方程有很紮實的理解與運算能力。

光電效應的能量轉化

這道題目的核心在於理解入射光子的能量是如何分配的。根據愛因斯坦的理論,當光子撞擊金屬表面時,其攜帶的能量 $E$ 必須先克服金屬的功函數(Work Function, $\Phi$),剩餘的能量才會轉化為光電子的最大動能(Maximum Kinetic Energy, $K_{max}$)。公式如下:

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