波长为300nm的电磁辐射:特性、能量计算与应用实例

电磁辐射是一种以振荡的电场和磁场形式在空间中传播的能量。当特定波长(例如300nm)的电磁波与物质相互作用时,会表现出吸收、反射、折射和电离等多种物理现象。

⇒这种波长属于紫外线(UV)光谱范围,使其在光谱学、光化学和半导体物理学等科学应用中具有重要意义。

⇒我们可以使用专门设计的用于测量紫外线辐射的光电探测器或传感器来识别300 nm处的UV-C光,这些设备常用于环境监测或实验室环境。

⇒在300 nm处,光子携带大约4.13电子伏特的能量。这足以打破分子键,也是其具有杀菌特性的原因。

⇒当我们讨论波长为300nm的电磁辐射时,能量计算遵循公式E=hc​/λ,其中‘h‘是普朗克常数,‘c‘是光速,‘λ‘是波长

实例解析:计算金属的逸出功

让我们通过一个具体的例子来深入理解。假设波长为500 nm的电磁辐射照射到金属表面,发射出的电子具有 2.5 ×105J/mol 的动能。那么,从该金属中移除一个电子所需的最低能量(逸出功)是多少?

(使用常数 ℎ=6.626×10−34 J\cdotps, 𝑐=3×108 m/s, 𝑁𝐴=6.022×1023 mol−1)。

> 解答步骤,

>

> 1. 计算光子的能量(E photon),

>

> > E photon= hc/λ= 6.626 ×10 -34 j / cdotps) ( 3 ×108 m/s) / 500 × 10-9 =3.9756 × 10-19 j

>

> 2. 将发射电子的动能转换为单个电子的能量,

>

> > Ek = 2.5 × 105 j / mol / 6.022 × 10 23 mol-1 =4.15 × 10-19 j

>

> 3. 计算逸出功,

>

> > E work function = E photon – E k = 3.9756 × 10-19 j – 4.15 × 0-19 j = -1.74 × 10-20 j

在这种情况下,计算出的逸出功为负值,这在物理上是不可能的。这意味着入射光子的能量不足以将电子从金属中击出,或者题目中的数据存在矛盾。根据结果,这暗示了实际上不会有电子从该金属表面发射。
延伸阅读,

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