Электрон выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эв

Обновлено: 18.05.2024

Тип 18 № 2304

Поток фотонов с энергией 15 эВ выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза меньше работы выхода. Какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся фотоэлектронов? (Ответ дать в электрон-вольтах.)

В условии сказано, что максимальная кинетическая энергия в 2 раза меньше работы выхода т.е. Авых=0,5Екин, тогда hv=1,5Екин, Екин=10эВ

Задания Д32 C3 № 3045

Предположим, что схема нижних энергетических уровней атомов некоего элемента имеет вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией Электрон, столкнувшись с одним из таких покоящихся атомов, в результате столкновения получил некоторую дополнительную энергию. Импульс электрона после столкновения с атомом оказался равным Определите кинетическую энергию электрона до столкновения. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь. Эффектом отдачи пренебречь. Ответ дайте в джоулях, округлив до десятых число, умноженное на

Если при столкновении с атомом электрон приобрел энергию, то атом перешел в состояние Следовательно, после столкновения кинетическая энергия электрона стала равной где — энергия электрона до столкновения; отсюда: Импульс p электрона связан с его кинетической энергией соотношением или где m — масса электрона.

Объясните пожалуйста, почему электрон перешёл в состояние Е(0) и почему эту энергию (3,5 эВ) мы прибавляем к энергии электрона?

По постулатам Бора, атом может находиться только в строго определенных состояниях. При столкновении атома и электрона выполняется закон сохранения энергии. По условию, энергия электрона увеличилась, а значит, энергия атома должна была уменьшиться. Так как атом находится на первом энергетическом уровне, единственный способ для него уменьшить свою энергию — перейти на нулевой уровень. При этом его энергия уменьшается на Поскольку вероятностью излучения можно пренебречь, согласно условию, а величиной кинетической энергии отдачи ядра пренебречь в силу ее малости, заключаем, что вся эта энергия передается электрону.

В задаче 3045 по физике есть несколько вопросов:

1) Правильно ли я понимаю, что в системе опосредованно говорится о 2-ух электронах? Один - в поле центральных сил ядра. Второй - свободный электрон пролетающий мимо атома и условно с ядром не взаимодействующий никогда, а с «атомным» электроном – только в момент передачи импульса?

2) Если на первый вопрос ответ "да", то схема "энергетических уровней атома" - это допустимые уровни энергий связанного, «атомного», электрона?

3) Правильно ли, что подлетающий электрон находится на уровне E(бесконечность) или выше?

4) Пролетающий электрон провзаимодействовав с эл. в атоме не был захвачен? Он улетает с ещё большей энергией?

5) К какому типу энергии можно отнести энергию пролетающего электрона (кинетическая и т.д.) в момент его подлёта к атому?

1) Нет, в задаче говорится об атоме и свободном электроне.

2) В данной задаче не нужно рассматривать вклады электронов атома и его ядра в энергетические уровни атома. Атом рассматривается как единый объект с заданным спектром энергий.

3) Свободный электрон не является частью атома, не корректно его энергию помещать на схему энергетических уровней атома (его энергию можно изобразить рядом). Если говорить о возможном спектре кинетических энергий свободного электрона, то он континуальный (не дискретный): В данной задаче кинетическая энергия свободного электрона до столкновения была 1,45 эВ, и 4,95 эВ после.

4) Электрон взаимодействовал с атомом в целом и получил от него порцию энергии.

Задания Д32 C3 № 3046

Предположим, что схема нижних энергетических уровней атомов некоего элемента имеет вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией Электрон, столкнувшись с одним из таких атомов, в результате столкновения получил некоторую дополнительную энергию. Кинетическая энергия электрона до столкновения равнялась Определите импульс электрона после столкновения с атомом. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь, до столкновения атом считать неподвижными.

Тип 18 № 7090

Фотон с энергией 8 эВ выбивает электрон из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ (катода). Пластинка находится в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Е = 5·10 4 В/м. До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь s = 5·10 –4 м вдоль линии поля?

Релятивистские эффекты не учитывать. Ответ выразите в метрах в секунду и округлите до второй значащей цифры.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Энергия ускоренных электронов:

Выражаем конечную скорость электрона:

Здравствуйте. У меня возникла проблема при решении данной задачи в значениях. Почему значение электрона (1,6*10^-19) вынесено за скобки. При данном выносе выходит, что идет суммирование (и вычитание) разных величин: к работе выхода и энергии (эВ) прибавляют (В), что является ошибкой. Либо я ошибаюсь, либо это ошибка, поясните, пожалуйста.

1 электронвольт — это произведение заряда электрона на 1 вольт. За скобку вынесен заряд электрона, в скобках складываются и вычитаются вольты.

Тип 26 № 2036

График на рисунке представляет зависимость максимальной энергии фотоэлектронов от частоты падающих на катод фотонов. Определите по графику энергию фотона с частотой Ответ приведите в электрон-вольтах.

То есть если фотоэффект не происходит,значит энергия падающего фотона равна нулю, а отсюда следовательно и частота равна нулю?

Под частотой с индексом ноль подразумевается красная граница?

Нет, не совсем так.

Если фотоэффект не наблюдается, это вовсе не значит, что энергия падающего фотона и, соответственно, его частота равны нулю. Эти величины, конечно же, по-прежнему отличны от нуля. Просто энергии фотона недостаточно для того, чтобы выбить электроны из металла, для этого, как минимум, нужно, чтобы фотон нес энергию, равную работе выхода.

Кроме того, по-видимому, следует сделать следующий комментарий. На самом деле, приведенный в данном задании график не вполне соответствует действительности, так как на нем отмечены отрицательные значения кинетической энергии, которая существенно положительна. Частота здесь — это действительно частота красной границы. При частоте ниже фотоэффект не наблюдается, поэтому говорить об энергии фотоэлектронов в этой области просто не имеет смысла, и рисовать на графике при таких частотах вообще ничего не нужно. Автор рисунка просто продолжил линию в нефизическую область, чтобы указать пересечение с вертикальной осью, конечно, лучше бы это сделать пунктиром, но, как есть.

Спасибо за комментарий, полное объяснение без "потенциальной ямы".

Тип 26 № 3723

Энергия ионизации атома кислорода равна 14 эВ. Найдите максимальную длину волны света, которая может вызвать ионизацию атома кислорода. Ответ приведите в нанометрах, округлив до целых.

Справочные данные: постоянная Планка

Длина волны связана с частотой и скоростью света соотношением: Следовательно, максимально возможной длине волны, соответствует минимально возможная частота.

Согласно постулатам Бора, для перехода электрона на более высокий уровень необходимо, чтобы атом поглотил квант энергии, равный по величине разности энергий конечного и начального состояний. Для ионизации атома необходимо, чтобы энергия поглощаемого фотона была не меньше энергии ионизации: Энергия фотона пропорциональна частоте света: Таким образом, максимальная длина волны света, которая может вызвать ионизацию атома кислорода равна:

Тип 18 № 2302

Металлическую пластину освещают светом с энергией фотонов 6,2 эВ. Работа выхода для металла пластины равна 2,5 эВ. Какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся фотоэлектронов? (Ответ дать в электрон-вольтах.)

Задания Д32 C3 № 3041

При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов Какова работа выхода если максимальная энергия ускоренных электронов E_e равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?

Кажется, что формула не совсем точна: e*dU = (mV^2)/2

А у вас Aвых. = e*dU!

Внимательно прочитайте условие, в данном случае — это не задерживающий потенциал, а ускоряющий. Он не тормозить фотоэлектроны (уменьшает их кинетическую энергию до нуля), а наоборот, еще больше их ускоряет. Поэтому к кинетической энергии фотоэлектронов и добавляется величина

Я не спорю (хотя теперь учту и это). Но вы заменили Работу выхода на e*dU! А надо заменять кинетическую энергию - или я что-то не понял? В учебниках есть формула: (mV^2)/2 = e*dU

А вы заменили не кинетическую энергию, а работу. Вот в чем мое непонимание. Разъясните уж)

Теперь уже я не понимаю, о чем Вы говорите :)

Давайте еще раз, Ваша формула из учебника: , — это формула, определяющая задерживающий потенциал, то есть какое электрическое поле надо создать, чтобы в нем электроны, вылетающие при фотоэффекте, полностью тормозились, не долетая до противоположного электрода в вакуумной трубке (по сути, чтобы вся их кинетическая энергия переходила в потенциальную энергию заряда в электрическом поле). Условно, полярность электродов такая, что свет светит в положительный электрод, а электроны, вылетающие из него, пытаются долететь до отрицательного электрода.

В данной задаче все наоборот, полярность электродов другая. Электроны летят от отрицательного электрода к положительному, при этом они, естественно, ускоряются. Электрическое поле совершает работу и она добавляется к механической энергии электронов. Их новая энергия становится равной . А дальше просто начинается алгебра. Кинетическая энергия фотоэлектронов выражается из уравнения Эйнштейна: и подставляется в энергию электронов после разгона: . Далее используется тот факт, что конечная энергия электронов в 2 раза больше энергии налетающих фотонов. Следовательно:

Электрон выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эв

Реальные задачи с решениями. Физика атома. Часть «С».

2011 год 114 вариант С6
Свободный пион (π 0 -мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью v, которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два γ-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а второй - в противоположном направлении. Энергия первого кванта на 10% больше, чем второго. Чему равна скорость пиона до распада? (Решение)

2011 год 1-1 вариант С6
На поверхность водяной капли объемом V = 1 мм 3 ежесекундно падает N = 10 16 фотонов с длиной волны λ = 500 нм. Все фотоны поглощаются водой. За какое время капля нагреется на ΔΤ = 47 К? (Решение)

2010 год 103 вариант С6
Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем. Чему равен модуль напряженности этого поля, если на пути S = 5·10 -2 м электрон разгоняется до скорости, составляющей 10% от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывать. (Решение)

2010 год 301 вариант С6
В ускорителе на встречных пучках сталкиваются и аннигилируют электрон е - и позитрон е + . Энергия каждой частицы Е = 100 МэВ, суммарный импульс частиц равнается нулю. В результате аннигиляции образуются два гамма-кванта. Чему равна длина волны каждого гамма-кванта? (Решение)

2009 год 133 вариант С6
В двух опытах по фотоэффекту металлическая пласнитка облучалась светом с длинами волн соответственно λ₁ = 350 нм и λ₂ = 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались в v₁/v₂ =2 раза. Какова работа выхода с поверхности металла? (Решение)

2009 год. 353 вариант. С6
Для увеличения яркости изображения слабых источников света используется вакуумный прибор - электронно-оптический преобразователь. В этом приборе фотоны, падающие на катод, выбивают из него фотоэлектроны, которые ускоряются разностью потенциалов ΔU = 15000 В и бомбардируют флуоресцирующий экран, рождающий вспышку света при попадании каждого электрона. Длина волны для падающего на катод света λ₁ = 820 нм, а для света, излучаемого экраном, λ₂ = 410 нм. Какое количество к фотонов, падающих на катод, приходится в среднем на один выбитый фотоэлектрон, если прибор увеличивает энергию светового излучения, падающего на катод, в N = 1000 раз? Работу выхода электронов А_вых принять равной 1 эВ. Считать, что энергия электронов переходит в энергию света без потерь.(Решение)

2009 год. 00 вариант. С6
В сосуде находится разреженный атомарный водород. Атом водорода в основном состоянии (E1 = - 13,6 эВ) поглощает фотон с частотой 3,7·10 15 Гц. С какой скоростью v движется вдали от ядра электрон, вылетевший из атома в результате ионизации? Энергией теплового движения атомов водорода пренебречь. (Решение)

2008 год. 95 вариант. С5
На рисунке изображены энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Экспериментально установлено, что минимальная длина волны для фотонов, излучаемых при переходах между этими уровнями, равна λ₀ = 250 нм. Какова величина λ₁₃, если λ₃₂ = 545 нм, λ₂₄ = 400 нм? (Решение)

2008 год. Вариант 5939. С5
Образец, содержащий радий, за 1 с испускает 3,7·10 10 α-частиц, обладающих импульсом 1,0·10 -19 кг·м/с. Найдите энергию, выделяющуюся за 1 ч. Масса α-частицы равна 6,7·10 -27 кг. Энергией отдачи ядер, γ-излучением и релятивистскими эффектами пренебречь. (Решение)

2008 год. 21 вариант. С5
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов в 2 раза больше работы выхода электронов из меди. Во сколько раз длина волны падающего на медную пластину света больше (или меньше) красной границы фотоэффекта для меди? (Решение)

Предположим, что схема энергетических уровней атомов некоего вещества имеет вид, пока-занный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией Е (1) . Электрон, столкнувшись с одним из таких атомов, отскочил, потеряв некоторую часть энергии. Атом при этом остался не ионизированным. Импульс электрона после столкновения оказался равным 1,2·10 -24 кг·м/с. Определите импульс электрона до столкновения. Считать, что до столкновения атом покоился. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь. (Решение)

2007 год. 30 вариант. С6
Электроны, вылетающие с катода фотоэлемента (с работой выхода А) горизонтально в северном направлении, попадают в электрическое и магнитное поля. Электрическое поле направлено горизонтально на запад, а магнитное - вертикально вверх. Какой должна быть работа выхода, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей, действующая на них сила была направлена на запад? Частота света 6,5·10 14 Гц, напряженность электрического поля 3·10 2 В/м, индукция магнитного поля 10 -3 Тл. (Решение)

2007 год. 25 вариант. С5
Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3·10 -7 м используется для нагревания воды массой 1 кг. На сколько градусов можно нагреть воду за 700 с, если источник излучает 10 20 фотонов за 1 с? Считать, что излучение полностью поглощается водой. (Решение)

2006 год. 80 вариант. С5
При реакции синтеза 2 ₁Н + 3 ₂Не = 4 ₂Не + р образуется гелий и протон и выделяется 18,3 МэВ энергии. Какую кинетическую энергию уносит ядро гелия, если суммарный импульс исходных частиц равен нулю, а их кинетическая энергия пренебрежимо мала по сравнению с выделившейся? (Решение)

2005 год. 37 вариант. С5
Препарат активностью 1,7·10 11 частиц в секунду помещен в медный контейнер массой 0,5 кг. Насколько повысилась температура контейнера за 1 ч, если известно, что данное радиоактивное вещество испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ? Считать, что энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию контейнера. Теплоемкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь. (Решение)

2005 год. 101 вариант. С5
Пациенту ввели внутривенно некоторый объем радиоактивного раствора общей активностью а₀ = 3100 распадов в секунду. Через t = 6 ч 20 мин активность 1 см 3 крови пациента станет а = 0,41 распадов в секунду. Каков период полураспада радиоактивного изотопа в растворе, если общий объем крови пациента V = 6 л? (Решение)

2004 год. 109 вариант. С4
Проводящий шар радиусом R = 10 см при облучении его светом с частотой ν = 2,7·10 15 Гц может приобрести максимальный электрический заряд Q = 6·10 -11 Кл. Чему равна работа выхода А электронов из вещества поверхности шара? (Решение)

2004 год. 129 вариант. С4
Для разгона космических аппаратов и коррекции их орбит предложено использовать солнечный парус - скрепленный с аппаратом легкий экран большой площади из тонкой пленки, которая зеркально отражает солнечный свет. Какой должна быть площадь паруса S, чтобы аппарат массой 500 кг (включая массу паруса) под действием давления солнечных лучей изменял скорость на 10 м/с за сутки? Мощность W солнечного излучения, падающего на 1 м 2 поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, составляет 1370 Вт/м 2 . (Решение)

2003 год. 01 вариант. С4
При какой температуре газа средняя энергия теплового движения частиц будет равна энергии электронов, выбиваемых из металлической пластинки с работой выхода А = 2 эВ, при облучении монохроматическим светом с длиной волны 300 нм? (Решение)

ЕГЭ 2002-2010. Физика. Примеры решения задач части С - файл k2_p_11_07.doc

Предыдущие номера журнала МИФ-2 были посвящены подробному разбору задач ЕГЭ части С по механике, термодинамике и законам постоянного тока. Продолжая рубрику подготовки выпускников школы к сдаче Единого государственного экзамена (ЕГЭ) по физике, знакомим учащихся с задачами части С ЕГЭ по электромагнитным явлениям.

Первая сессия настоящего учебного года была посвящена методам решения задач с применением законов кинематики и динамики вращательного движения материальной точки. В продолжение темы обзор задач в рамках данной сессии начнем с анализа движения заряженной частицы в магнитном поле. Итак,…

Законы электромагнетизма

Примеры решения задач, включенных в разные годы в часть С Единого государственного экзамена по физике.

Задача 1. Электрон ускоряется постоянным электрическим полем конденсатора, после чего он влетает в однородное магнитное поле, модуль вектора магнитной индукции которого 200 мкТл, и движется по дуге окружности радиусом 60 см в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. Чему равно напряжение на обкладках конденсатора?

Один из вариантов решения задачи. В соответствии с законом сохранения энергии, при движении электрона в электрическом поле конденсатора: = eU. В соответствии со вторым законом Ньютона, уравнение движения электрона в магнитном поле:= Bev.

Решив систему уравнений, получаем: U = . Ответ: U ≈ 1280 В.Задача 3. Проводящая жидкость течет по трубе. Для измерения ее скорости трубу помещают в однородное магнитное поле, модуль индукции которого равен В = 0,02 Тл, направленное перпендикулярно оси трубы. В трубе закрепляют два электрода, образующих плоский конденсатор, обкладки которого параллельны линиям индукции магнитного поля и направлены вдоль оси трубы. Расстояние между обкладками d = 1 см. При этом между электродами образуется разность потенциалов U = 1мВ. Определите скорость жидкости v.

Один из вариантов решения задачи. Условие равномерного и прямолинейного движения свободных электронов в проводящей жидкости может быть записано в виде: eU/d = evB, где eU/d = eE = F. Тогда выражение для искомой скорости ; v = 5 м/с. Ответ: v = 5 м/с.

Задача 4. Электрон, выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ излучением с длиной волны 300 нм, попадает в однородное магнитное поле с индукцией В = 10 -3 Тл. Вектор его скорости направлен перпендикулярно линиям индукции. С каким максимальным ускорением будет двигаться электрон в магнитном поле?

Один из вариантов решения задачи. По закону Эйнштейна для фотоэффекта , откуда v 2 =. В магнитном поле на электрон действует сила Лоренца, сообщающая ему нормальное ускорение а== 1,52 ·10 14 м/с 2 .

Задача 5. Катушка из n=100 витков провода надета на полосовой постоянный магнит, концы катушки соединены с гальванометром, измеряющим количество протекающего электрического заряда. Электрическое сопротивление катушки R=20 Ом, электрическое сопротивление гальванометра r = 480 Ом. Определите магнитный поток, который первоначально пронизывал катушку, если при ее сдергивании с магнита в цепи катушки протекает электрический заряд q = 2·10 -5 Кл. Явлением самоиндукции пренебречь.

Один из вариантов решения задачи. Мгновенное значение силы тока i_i в катушке интервале времени τ_i в процессе ее сдергивания равно i_i==, тогда электрический заряд Δq_i, протекающий через катушку за этот же интервал времени, Δq_i= τ_i·i_i =. Значит, полный электрический заряд, протекающий через катушку, равен

q i =Σ=. Отсюда находим магнитный поток: Ф = q; Ф = 10 - 4 Вб. Ответ: 10 -4 Вб

Задача 6. Металлический стержень длиной l = 0,1м и массой m = 10г, подвешенный на двух параллельных проводящих нитях длиной L = 1 м, располагается горизонтально в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1Тл, как показано на рисунке. Вектор магнитной индукции направлен вертикально. Чему равна максимальная сила натяжения каждой нити подвеса, если по стержню пропустить ток силой 10 А в течение 0,1 с? Угол отклонения нитей от вертикали за время протекания тока мал.

Один из вариантов решения задачи. При протекании тока по стержню, находящемуся в магнитном поле, на него действует сила Ампера F = IBl = 0,1 Н, направленная горизонтально. В соответствии со вторым законом Ньютона сила вызывает горизонтальное ускорение стержня, которое в начальный момент равно а=== 10 м/с 2 . За время действия силы Ампера t = 0,l c отклонение нитей подвеса от вертикали мало.

Горизонтальная составляющая суммы сил натяжения нитей пренебрежимо мала по сравнению с силой Ампера и влиянием подвеса на движение стержня в горизонтальном направлении за время t можно пренебречь и считать движение равноускоренным.

Следовательно, скорость стержня в момент выключения тока можно вычислить по формуле v = at =t = 1м/с.

Н Ответ: Т = 0,055 Н.

Задача 7. На рисунке изображена модель двигателя постоянного тока. Когда по проводящей перемычке 1 течёт ток, перемычка скользит по проводящему кольцу 2 радиуса l. Перемычка и кольцо находятся в области однородного магнитного поля, индукция которого перпендикулярна плоскости кольца и по модулю равна В. Чему будет равен ток в цепи двигателя в установившемся режиме (когда перемычка будет вращаться с постоянной угловой скоростью), если сила трения в подвижном контакте равна F?

Читайте также: