【演習】光の粒子性

物理【原子】第2講『光の粒子性』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

光の粒子性光電効果という，これまで知られていた物理ではまったく説明できない現象。この謎はどのように解明されたのでしょうか。...

問題

以下の各問において，プランク定数をh＝6.6×10^-34J・s，真空中の光の速さをc＝3.0×10⁸m/s，電気素量をe＝1.6×10^-19Cとする。

[Level.1]
振動数5.0×10¹⁴Hzの光子がもつエネルギーは何Jか。 また，この光を仕事関数3.0×10^-19Jの金属に照射したとき，光電効果は起こるか。 起こる場合は光電子の運動エネルギーの最大値も答えよ。

[Level.2]
ある金属に様々な振動数の光を照射したところ，光の振動数νと光電子の運動エネルギーの最大値K_Mの関係は下図のようになった。 このグラフの傾きは何を表しているか。

[Level.3]
前問において，この金属の仕事関数を求めよ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
光子のエネルギー：3.3×10^-19J
光電子の運動エネルギーの最大値：3.0×10^-20J

[Level.2]
プランク定数

[Level.3]
3.7×10^-19J