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문턱 진동수가 각각 f0과 fX인 금속판 A와 X에 진동수가 3f0인 … | [변리사 1차] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 22년 1회차
문턱 진동수가 각각 f0과 fX인 금속판 A와 X에 진동수가 3f0인 빛을 비추었더니 A와 X에서 모두 광전자가 방출되었다. A에서 방출된 광전자의 최대 운동 에너지가 X에서 방출된 광전자의 최대 운동 에너지의 1.5배일 때, fX는?
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해설

광전 효과에서 최대 운동 에너지는 hf−hf문턱hf-hf_{문턱}이므로, 주어진 조건에서 X의 문턱 진동수는 53f0\dfrac{5}{3}f_0이다.

진동수 3f03f_0인 빛을 비출 때 각 금속판에서 방출되는 광전자의 최대 운동 에너지는
EA=h(3f0−f0)=2hf0E_A=h(3f_0-f_0)=2hf_0
EX=h(3f0−fX)E_X=h(3f_0-f_X)

조건 EA=1.5EXE_A=1.5E_X에 대입하면
2hf0=1.5h(3f0−fX)2hf_0=1.5h(3f_0-f_X)
2f0=4.5f0−1.5fX2f_0=4.5f_0-1.5f_X

정리하면 1.5fX=2.5f01.5f_X=2.5f_0이므로 fX=53f0f_X=\dfrac{5}{3}f_0이고, 이는 조사한 빛의 진동수 3f03f_0보다 작아 실제로 광전자가 방출된다는 조건과도 모순되지 않는다.

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