Количество электронов вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду

Обновлено: 17.05.2024

1. Количество электронов, вырываемых с поверхности металла в секунду, прямо пропорционально световому потоку Р.

2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света  и не зависит от падающего светового потока.

Если между фотокатодом и анодом вакуумного фотоэлемента создать электрическое поле, тормозящее движение электронов к аноду, то при некотором значении задерживающего напряжения U0 анодный ток прекращается. Величина Uз определяется соотношением

Если частота света меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной частоты min, то фотоэффект не происходит ("красная граница фотоэффекта")

У щелочных металлов красная граница лежит в диапазоне видимого света.

Комптоновское рассеяние Программа позволяет изучить явление рассеяния g - квантов на свободных электронах и познакомиться с понятием комптоновской длины волны (постоянная Комптона). Возможно изменение ряда параметров компьютерного эксперимента: длины волны падающего излучения и угла рассеяния фотона. На экран дисплея выводится график зависимости интенсивности рассеянного излучения от длины волны фотона, рассеянного под заданным углом.


Явление Комптона состоит в изменении длины волны рентгеновских лучей, происходящем при их рассеянии на электронах, входящих в состав легких атомов. Это явление было открыто в 1923 г. Комптоновское рассеяние объясняется на основе представления о фотонах, имеющих энергию

и импульс , где h=6.63*10 -34 Дж*c - постоянная Планка, - частота фотона. Процесс рассеяния сводится к столкновению фотонов с электронами, которые можно приближенно считать свободными.

Расчет, выполненный на основе законов сохранения энергии и импульса, приводит к следующему соотношению:

где - длина волны падающего излучения, - длина волны рассеянного излучения, m- масса электрона, с - скорость света, - угол рассеяния.

называется постоянной Комптона.

В спектре рассеянного излучения наряду со смещенной спектральной линией с длиной волны наблюдается и несмещенная спектральная линия с длиной волны . Наличие несмещенной линии объясняется тем, что часть фотонов рассеивается на электронах , сильно связанных с атомами. Соотношение интенсивностей смещенной и несмещенной линий зависит от рода материала.

Явление Комптона является ярким подтверждением квантовой теории.

Постулаты Бора Программа предназначена для изучения квантовых свойств атомных систем. Она позволяет познакомиться с понятием энергетических уровней атома водорода с правилом квантования стационарных боровских орбит, а также с квантовыми переходами между уровнями.


Квантование электронных орбит Компьютерная программа предназначена для ознакомления с квантовыми постулатами Бора и теорией де Бройля о двойственной природе микрообъектов, то есть о наличии у них корпускулярных и волновых свойств. Программа иллюстрирует правило квантования круговых боровских орбит в атоме водорода, которое с точки зрения де Бройля сводится к утверждению о существовании стоячих электронных волн на стационарных орбитах.


Волновые свойства частиц Программа представляет компьютерный эксперимент по прохождению электронного пучка через одну или две щели. Она позволяет познакомиться с проявлением двойственной природы микрообъектов, то есть наличием у них волновых и корпускулярных свойств. Иллюстрируется принцип неопределенности Гейзенберга.


Дифракция электронов Программа иллюстрирует основную концепцию современной квантовой физики - понятие двойственной природы всех материальных объектов. Она моделирует явление рассеяния электронов в кристаллах с помощью мысленного эксперимента по дифракции электронных волн на одномерной решетке. Показано, что дифракционная картина образуется в результате вероятностного процесса. Предусмотрена возможность изменения периода решетки и скорости электронов.



На экран дисплея выводятся значение длины волны электронов и график

распределения интенсивности в дифракционной картине.

Лазер; двухуровневая модель Компьютерная программа представляет модель различных процессов, возникающих при распространении резонансного светового пучка в квантовой системе с двумя энергетическими уровнями: поглощение фотонов, спонтанное и стимулированное излучение. Программа позволяет познакомиться с понятиями накачки, инверсной населенности уровней и усилителя света.


Энергия связи ядер Программа предназначена для ознакомления с понятием энергии связи ядер и дефекта массы. На экран выводятся графики зависимости числа нейтронов от числа протонов в стабильных ядрах и зависимости удельной энергии связи нуклонов в ядре от массового числа. Программа позволяет подбирать различные сочетания чисел нейтронов и протонов для образования стабильного ядра и определить для этого ядра формулу химического элемента и удельную энергию связи.


Относительность длины Программа позволяет изучить постулаты специальной теории относительности Эйнштейна - принцип относительности и принцип постоянства скорости света. Программа моделирует эксперимент по измерению длины твердого тела двумя наблюдателями, находящимися в различных инерциальных системах отсчета. Возможно изменение относительной скорости систем отсчета. Результат измерения длины стержня в движущейся системе отсчета выводится на экран дисплея.


Относительность времени Программа позволяет познакомиться с одним из важных следствий специальной теории относительности Эйнштейна - относительностью промежутков времени. На экране дисплея представлен эксперимент по измерению интервала времени между двумя событиями наблюдателями в различных системах отсчета. Результаты измерения собственного времени и времени по часам движущегося наблюдателя выводятся на экран дисплея.


Так же в каждую модель входит по одной задаче а завершает курс две видеозаписи эксперемента с точным объяснением темы.

Серия Бальмера водорода.



Прежде всего, на основе вашего календарного плана определите, какие компьютерные модели вы сможете использовать при объяснении нового материала и/или предложить учащимся для работы в компьютерном классе. Далее имеет смысл к каждой выбранной модели составить таблицу, в которую следует занести названия параметров, которые может изменять пользователь, задавая при этом начальные условия экспериментов, обозначения этих параметров, пределы и шаг их изменения. В эту таблицу также следует занести аналогичную информацию о параметрах модели, которые рассчитываются компьютером при выполнении экспериментов, и выводятся на экран монитора. Для создания такой таблицы нужно открыть соответствующую модель, определить диапазоны изменения регулируемых параметров, а затем провести несколько экспериментов с крайними значениями этих параметров, чтобы определить предельные значения и шаг расчёта рассчитываемых параметров.

Хочется выразить уверенность, что в следующих версиях курса "Открытая физика" количество компьютерных моделей будет расти, их функциональные возможности станут разнообразнее, а пределы изменения числовых значений параметров, описывающих эксперименты, будут расширены. Надеемся, что со временем появится задачник с вопросами и задачами, условие которых будет согласовано с функциональными возможностями моделей, а также рабочие тетради для учащихся с бланками компьютерных лабораторных работ. Вполне возможно, что через некоторое время появятся компьютерные обучающие задачники, в которых также будут использоваться компьютерные модели. Так что в перспективе учитель будет располагать компьютерной лабораторией, в рамках которой он сможет провести демонстрацию любого эксперимента из курса физики или проиллюстрировать любую задачу из школьного сборника задач.

Необходимо отметить, что сильно усложняет работу с обсуждаемыми курсами при работе с классом и, тем более, при индивидуальной работе ограниченное число задач и вопросов, которыми авторы сопровождают модели. Функциональные возможности моделей позволяют составить значительное число задач различных типов почти к каждой модели, но авторы ограничились лишь одной задачей в "Открытой физике". Надеемся, что со временем появится задачник с вопросами и задачами, условие которых будет согласовано с функциональными возможностями моделей, а также рабочие тетради для учащихся с бланками компьютерных лабораторных работ. Вполне возможно, что через некоторое время появятся компьютерные обучающие задачники, в которых также будут использоваться компьютерные модели. Так что в перспективе учитель будет располагать компьютерной лабораторией, в рамках которой он сможет провести демонстрацию любого эксперимента из курса физики или проиллюстрировать любую задачу из школьного сборника задач.

Тем не менее, даже на сегодняшний день, компьютерные курс "Открытая физика", безусловно, являются чрезвычайно полезными при изучении физики, как в классе, так и при индивидуальной работе. Итак, кратко подведем итоги. Можно ли изучать физику при помощи компьютерных моделей? Безусловно, да. Более того, роль компьютерного моделирования в учебном процессе будет повышаться по мере появления новых компьютерных программ. Однако, качественный скачок в этой области будет возможен тогда, когда разработчики осознают, что, для получения действительно эффективных обучающих программ, им необходим тесный контакт с учителями-педагогами, хорошо знакомыми с компьютерными технологиями и использующими эти технологии при работе с учащимися.


Список литературы и сайтов

Политика в области образования и новые информационные технологии, журнал "Информатика и образование", Москва, ї5, с.10. 1996.

А. Ф. Кавтрев. Компьютерные программы по физике в средней школе. Журнал "Компьютерные инструменты в образовании", Санкт-Петербург: "Информатизация образования", ї1, с. 42-47, 1998.

Е. И Бутиков. Лаборатория компьютерного моделирования. Журнал "Компьютерные инструменты в образовании", Санкт-Петербург: "Информатизация образования", ї5, с.26, 1999.

А. С. Чирцов. Информационные технологии в обучении физике. Журнал "Компьютерные инструменты в образовании", Санкт-Петербург: "Информатизация образования", ї2, с.3, 1999.

Е. И. Бутиков. Основы классической динамики и компьютерное моделирование. Материалы 7 научно-методической конференции, Академическая Гимназия, Санкт-Петербург - Старый Петергоф, с. 47, 1998.

А. Ф. Кавтрев. "Компьютерные модели в школьном курсе физики". Журнал "Компьютерные инструменты в образовании", Санкт-Петербург: "Информатизация образования", ї2, с. 41-47, 1998.

М. И. Башмаков, С. Н. Поздняков, Н. А Резник "Информационная среда обучения", Санкт-Петербург: "Свет", с.121, 1997.

А. Ф. Кавтрев "Опыт использования компьютерных моделей на уроках физики в школе "Дипломат", Сборник РГПУ им. А. И. Герцена "Физика в школе и вузе", Санкт-Петербург: "Образование", с. 102-105, 1998.

П. И. Белостоцкий, Г. Ю. Максимова, Н. Н. Гомулина "Компьютерные технологии: современный урок физики и астрономии". Газета "Физика" ї20, с. 3, 1999.

В.А. Буров «Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе». Москва Просвещение 1979г

Сайты, на которых можно познакомиться с некоторыми статьями из приведённого выше списка:

Фотоэффект. Опыты Столетова.

Фотоэффектом называется испускание веществом электронов при поглощении им квантов электромаг­нитного излучения ( фотонов ).

Фотоэффектом называется испускание веществом электронов при поглощении им квантов электромаг­нитного излучения (фотонов).

Г. Герц открыл фотоэффект в 1887 г. и установил, что длина искры в разряд­нике становится больше при попадании на его металлических электродов света от искры второго раз­рядника. Первые исследования фотоэффекта были выполнены русским ученым А. Г. Столетовым (1888 г.). Ф. Ленард и Дж. Томсон (1889 г.) и было доказано, что при фотоэффекте испускаются электроны.

Опыты Столетова.

На рисунке а) изображена схема опытов и прибор Столетова для наблюдения фотоэффекта.

Где С — это 2 металлических диска, которые установлены параллельно друг другу (первый диск — латун­ная либо железная металлическая сетка, второй диск — сплошной). Диски соединяются при помощи проволоки, в которую введены гальваническая батарея В и чувствительный гальванометр с большим сопротивлением (5212 Ом),

А — это источник света (лампа с вольтовой дугой).

Т.о, 2 металлические пластины являются конденсатором, причем металлическая сетка оказывается положительной обкладкой конденсатора. Свет от дуги А сквозь сетку попадает на заряженную отрицательно сплошную металлическую пластину.

Из опытов Столетова вытекало то, что фототок через гальванометр больше всего увеличивается при освещении UF лучами, сила фототока является пропорциональной интенсивности освещения, и под действием света высвобождаются лишь отрицательные заряды.

При изучении фотоэффекта строится зависимость тока I от напряжения U, которое подается к элект­родам, один из которых (исследуемый фотокатод) освещается светом, (на рисунке в). Из полученной зависимости I(U) вытекает, что при U = 0 ток не является равным нулю, а для того, чтобы ток превратился в ноль, нужно подать некоторое напряжение с обратной полярностью (к освещенному электроду положительный, к неосвещенному — отрицательный), что называют задерживающим напряжением Uз и определя­ется максимальной кинетической энергией вылетающих электронов:

При изучении фотоэффекта определили некоторые закономерности.

1. Количество электронов, которые вырываются светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорци­онально поглощаемой за это время энергии световой волны.

2. Скорость электронов, которые вылетают из тела при фотоэффекте, определяется его часто­той v и она не зависит от интенсивности.

3. Для всех веществ существует критическая наименьшая частота света vmin (красная граница фотоэффекта), при которой фотоэффект возможен. Излучение с частотой v < vmin не вызывает явления фотоэффекта.

Второй и третий законы фотоэффекта невозможно объяснить в рамках классической электромаг­нитной теории. Они имеют квантовый характер.

Световые кванты. Фотоэффект

Основная проблема, с которой физики столкнулись в 90-х годах XIX в., состояла в объяснении спектра теплового излучения абсолютно черного тела.

Абсолютно черное тело – тело, поглощающее всю энергию падающего на него излучения любой частоты при произвольной температуре.

По мере возрастания температуры максимум интенсивности теплового излучения испускаемого абсолютно черным телом смещается к более высоким частотам, что противоречило законам классической физики. Такое расхождение теории с экспериментом в конце XIX в. получило название «ультрафиолетовой катастрофы».

Новая теория света, предложенная в 1900 г. М. Планком основывалась на том, что атомы излучают свет не непрерывно, а дискретно, т.е. отдельными порциями – квантами. Энергия излучения кванта прямо пропорциональна частоте излучения:

Где h=6,62∙10 -34 Дж∙с – постоянная Планка.

В 1905 г. А.Эйнштейн предполагает, что свет не только испускается, но и поглощается квантами.

Для проверки квантовой теории света А.Эйнштейн предложил простой способ: количественные измерения фотоэффекта.

Фотоэлектрический эффект

Фотоэффект – явление испускания электронов из вещества под действием света.

Явление фотоэффекта было открыто Г.Герцем в 1887 г. и тщательно исследовано А.Г.Столетовым в 1888 г.


Электромагнитное излучение, падает на катод вакуумной трубки через кварцевое окно прозрачное для ультрафиолетовых волн и вырывает электроны, сообщая им некоторую кинетическую энергию. Благодаря этой энергии электроны улетают от катода, а некоторые из них достигают анода, создавая в цепи электрический ток, называемый фототоком.

Напряжение U между анодом и катодом регулируется потенциометром (реостатом). Интенсивность излучения регулируется мощностью лампы, сетками, светофильтрами. Под действием электрического поля электроны движутся от катода к аноду.

При постоянной интенсивности света и при увеличении напряжения между катодом и анодом возрастает сила фототока, но до некоторого максимального значения. Затем фототок остается постоянным. Максимальное значение силы тока Iн называется током насыщения. Таким образом, все электроны, выбиваемые светом из катода, достигают анода. Дальнейший рост тока невозможен.

Ток насыщения определяется числом электронов испускаемых за 1с с освещенного электрода.

Обнаружено что, когда напряжение между электродами равно нулю, ток в таком случае не прекращается.

Если полюсы источника поменять местами, то электрическое поле между электродами будет тормозить вырванные электроны. Прекращение электрического тока в цепи означает, что и самые быстрые электроны, получившие от излучения наибольшую кинетическую энергию, не могут преодолеть пространство между электродами с разностью потенциалов U0 и возвращаются на катод.

Следовательно, по величине тормозящего напряжения можно определить максимальное значение кинетической энергии (скорости) фотоэлектронов.

При изменении интенсивности падающего излучения тормозящее напряжение не меняется.

При увеличении интенсивности излучения и при постоянном напряжении сила фототока возрастает. Следовательно, сила фототока зависит от интенсивности падающего излучения.

От частоты излучения сила фототока не зависит.

На опыте было установлено, что скорость электронов (их кинетическая энергия) зависит от частоты излучения, но не зависит от его интенсивности.

Из графика видно, что существует определенное значение частоты излучения, ниже которой излучение не вызывает фотоэффекта независимо от его интенсивности. Такое значение частоты получило название красная граница nкр фотоэффекта. Для каждого вещества красная граница имеет свое значение.

Законы фотоэффекта

  1. Количество электронов, вырываемых с поверхности металла в секунду, прямо пропорционально мощности падающего светового потока Р.
  1. При увеличении частоты падающего света максимальная кинетическая энергия электронов возрастает линейно по формуле:
  1. Существует минимальная частота, при которой выбивание электронов с поверхности металла не происходит (красная граница фотоэффекта):

Квантовая теория фотоэффекта

А.Эйнштейн “… свет не только испускается, но и поглощается квантами“.

  1. Следовательно, чем больше квантов энергии попадает на поверхность вещества в единицу времени, тем больше электронов за это же время покидают эту поверхность.
  2. Если принять, что электрон вылетает с поверхности вещества, только поглотив такой квант энергии, то его энергия определяется энергией кванта, а значит и частотой.
  3. Наличие красной границы фотоэффекта объясняется необходимостью совершения определенной работы по вырыванию электронов с поверхности вещества. Такую работу называют работой выхода. Если квант излучения, поглощенный электроном, больше, чем работа выхода, то фотоэффект наблюдается. В противном случае электрон просто не может покинуть вещество.



Эта формула получила название уравнение (формула) Эйнштейна для фотоэффекта.

Таким образом, уравнение фотоэффекта объясняет все законы внешнего фотоэффекта.

Применение фотоэффекта

На основе внешнего фотоэффекта работают вакуумные и газонаполненные фотоэлементы. Их используют в схемах световой сигнализации, а также в звуковом кино для воспроизведения звука, записанного на кинопленке.


На явлении внутреннего фотоэффекта основано действие вентильных фотоэлементов. Это устройство, в котором энергия световой волны превращается в энергию электрического тока.


Такие источники тока используют в солнечных батареях, устанавливаемых на всех космических кораблях. Вентильные фотоэлементы являются основной частью люксметров – приборов для измерения освещенности, а так же фотоэкспонометров.

Используется при автоматическом управлении электрическими цепями с помощью световых сигналов и в цепях переменного тока.

Опорный конспект к уроку:

ок фотоэффект

Краткие итоги:

Явление фотоэффекта открыто Г. Герцем в 1887 г. и исследовано Столетовыми Ленардом в 1888 г. Объяснение фотоэффекта противоречило волновой теории света.

Опираясь на идеи Планка о квантовом характере излучения, Эйнштейн в 1905 г.создал теорию фотоэффекта. Свет рассматривался в ней как фотонный газ – электромагнитное излучение, состоящее из потоков световых квантов (фотонов) с энергией E=hν, обладающей скоростью (с), массой (m), импульсом (p), частотой (ν), длиной волны (λ). Применяя закон сохранения энергии, Эйнштейн получилуравнение для фотоэффекта, описывающее взаимодействие одного кванта света с одним электроном:

Данное уравнение позволило объяснить экспериментальные факты, полученные в ходе исследования фотоэффекта с квантовой позиции.

1. Количество электронов, вырываемых с поверхности металла в секунду, прямо пропорционально световому потоку Р.

2. При увеличении частоты падающего света максимальная кинетическая энергия электронов возрастает линейно по формуле:

E=hν-A

3. Существует минимальная частота при которой выбивание электронов с поверхности металла не происходит (красная граница фотоэффекта):

hν=A

Квантовая теория фотоэффекта была экспериментально проверена в 1914 г. Р.Милликеном.

Фотоэффект. Подготовка к ЕГЭ

Нажмите, чтобы узнать подробности

Великий немецкий физик – теоретик, основатель квантовой теории- современной теории движения, взаимодействия и взаимных превращений микроскопических частиц.

Атомы испускают энергию согласно гипотезе Планка отдельными порциями - квантами E = h v - энергия кванта - Постоянная Планка h = 6,63 ∙ 10 -34 Дж ∙ с

Атомы испускают энергию согласно

отдельными порциями - квантами

E = h v

h = 6,63 ∙ 10 -34 Дж ∙ с

Эксперимент № 1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается. № 2. Если же её зарядить положительно, то заряд пластины не изменится. Свет вырывает электроны с поверхности пластины Вывод

Эксперимент

№ 1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом.

Она быстро разряжается.

№ 2. Если же её зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

Свет вырывает электроны с поверхности пластины

Это явление было открыто немецким учёным Генрихом Герцем в 1887 году. Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света

Это явление было открыто немецким учёным Генрихом Герцем

– это вырывание электронов из вещества под действием света

Эксперимент № 3. Стеклянным экраном перекрывают источник ультрафиолетового излучения. Отрицательно заряженная пластина уже не теряет электроны, какова бы ни была интенсивность излучения. Количественные закономерности фотоэффекта были установлены русским физиком А. Г. Столетовым Почему световые волны малой частоты не могут вырывать электроны, если даже амплитуда волны велика и, следовательно, велика сила, действующая на электрон? Этот факт нельзя объяснить на основе волновой теории света.

№ 3. Стеклянным экраном перекрывают источник ультрафиолетового излучения. Отрицательно заряженная пластина уже не теряет электроны, какова бы ни была интенсивность излучения.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены русским физиком А. Г. Столетовым

Почему световые волны малой частоты не могут вырывать электроны, если даже амплитуда волны велика и, следовательно, велика сила, действующая на электрон?

Этот факт нельзя объяснить на основе волновой теории света.

Схема экспериментальной установки Источник монохроматического света длины волны λ Кварцевое окошко Кварцевое окошко Анод А Катод K Стеклянный вакуумный баллон Двойной ключ для изменения полярности Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики Потенциометр для регулирования напряжения Источник напряжения U

Схема экспериментальной установки

Источник монохроматического света длины волны λ

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

Законы фотоэффекта Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку. 1 закон Пока ничего удивительного нет: чем больше энергия светового пучка, тем эффективнее его действие

Законы фотоэффекта

Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку.

Пока ничего удивительного нет:

чем больше энергия светового пучка, тем эффективнее его действие

По модулю задерживающего напряжения можно судить Максимальное значение силы тока называется током насыщения. о скорости фотоэлектронов и об их кинетической энергии Ток насыщения определяется количеством электронов, испущенных за 1 секунду освещенным электродом.

По модулю задерживающего напряжения можно судить

Максимальное значение силы тока

называется током насыщения.

о скорости фотоэлектронов

и об их кинетической энергии

Ток насыщения определяется количеством электронов, испущенных за 1 секунду освещенным электродом.

Законы фотоэффекта 2 закон Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. 3 закон Для каждого вещества существует максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается. При больших длинах волн фотоэффекта нет. Почему энергия фотоэлектронов определяется только частотой света и почему лишь при малой длине волны свет вырывает электроны?

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Для каждого вещества существует максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается. При больших длинах волн фотоэффекта нет.

Почему энергия фотоэлектронов определяется только частотой света и почему лишь при малой длине волны свет вырывает электроны?

Теория фотоэффекта А. Эйнштейн 1905 год Свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями - квантами Фотоэффект практически безинерционен, так как с момента облучения металла светом до вылета электронов проходит время 10 с. - 9 Поглотив квант света, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает вещество.

Теория фотоэффекта

А. Эйнштейн 1905 год

Свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями - квантами

Фотоэффект практически безинерционен, так как с момента облучения металла светом до вылета электронов проходит время 10 с.

Поглотив квант света, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает вещество.

Красная граница фотоэффекта Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта , т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект. Минимальная частота света соответствует Е к = 0

Красная граница фотоэффекта

Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта , т. е. существует наименьшая частота  min , при которой еще возможен фотоэффект.

Минимальная частота света соответствует Е к = 0

Экспериментальное определение постоянной Планка Как следует из уравнения Эйнштейна, тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала Uз от частоты ν , равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e: Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка. Такие измерения были выполнены Р. Милликеном в 1914 г. и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

Экспериментальное определение постоянной Планка

Как следует из уравнения Эйнштейна,

тангенс угла наклона прямой, выражающей зависимость запирающего потенциала Uз от частоты ν , равен отношению постоянной Планка h к заряду электрона e:

Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка.

Такие измерения были выполнены Р. Милликеном в 1914 г. и дали хорошее согласие со значением, найденным Планком.

 Часть 2 1. Один из способов измерения постоянной Планка основан на определении максимальной кинетической энергии электронов при фотоэффекте с помощью измерения напряжения, задерживающего их. В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов. Задерживающее напряжение U , в Частота света, v • 10 , Гц 0, 4 0,9 5, 5 6, 9 14 Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна

Часть 2

1. Один из способов измерения постоянной Планка основан на определении максимальной кинетической энергии электронов при фотоэффекте с помощью измерения напряжения, задерживающего их. В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов.

Задерживающее напряжение U , в

Частота света, v • 10 , Гц

Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна

Решение задачи № 1 вычитаем hν 1 = А + h ( v 2 – v 1 ) = е (Uз 2 – U з 1 ) hν 2 = А + h = = еU з h = 5,7 · 10 -34 Дж·с

Решение задачи № 1

1 = А +

h ( v 2 – v 1 ) = е (Uз 2 U з 1 )

2 = А +

h =

= еU з

h = 5,7 · 10 -34 Дж·с

 Часть 2 2. Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом фиксированной частоты. При этом задерживающая разность потенциалов равна U . После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на Δ U = 1,2 В. Насколько изменилась частота падающего света?

2. Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом фиксированной частоты. При этом задерживающая разность потенциалов равна U . После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на Δ U = 1,2 В.

Насколько изменилась частота падающего света?

Обратите ВНИМАНИЕ – стандартные и очень схожие задачи. Встречаются во многих вариантах ЕГЭ. Решение задачи № 2 вычитаем h v 1 = А + h ( v 2 – v 1 ) = е (Uз 2 – U з 1 ) hν 2 = А + v 2 – v 1 = = еU з 14 v 2 – v 1 = 2, 9 • 10 Гц

Обратите ВНИМАНИЕ

– стандартные и очень схожие задачи. Встречаются во многих вариантах ЕГЭ.

Решение задачи № 2

h v 1 = А +

v 2 – v 1 =

v 2 – v 1 = 2, 9 • 10 Гц

 Часть 2 3. Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны  кр = 600 нм. При освещении этого металла светом длиной волны  максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 3 раза меньше энергии падающего света. Какова длина волны  падающего света?

3. Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны  кр = 600 нм. При освещении этого металла светом длиной волны  максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 3 раза меньше энергии падающего света.

Какова длина волны  падающего света?

Решение задачи № 3 400 нм

Решение задачи № 3

400 нм

 4. Фотоэлектроны, вылетающие из металлической пластины, тормозятся электрическим полем. Пластина освещена светом, энергия фотонов которого 3 эВ. На рисунке приведен график зависимости фототока от напряжения тормозящего поля. Какова работа выхода электрона с поверхности пластины? Ответ: 2 эВ

4. Фотоэлектроны, вылетающие из металлической пластины, тормозятся электрическим полем. Пластина освещена светом, энергия фотонов которого 3 эВ. На рисунке приведен график зависимости фототока от напряжения тормозящего поля. Какова работа выхода электрона с поверхности пластины?

Решение задачи № 4 U= 1 В Уравнение Эйнштейна Ответ: 2 эВ

Решение задачи № 4

 5. Слой оксида кальция облучается светом и испускает электроны. На рисунке показан график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Какова работа выхода фотоэлектронов из оксида кальция? Ответ округлите до десятых . Ответ: 2,1 эВ

5. Слой оксида кальция облучается светом и испускает электроны. На рисунке показан график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Какова работа выхода фотоэлектронов из оксида кальция? Ответ округлите до десятых .

Ответ: 2,1 эВ

Решение задачи № 2 Ответ: 2,1 эВ

 Часть 2 3. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода  кр = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны  фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,5 В. Определите длину волны  .

3. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода  кр = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны  фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,5 В.

Определите длину волны  .

Решение задачи № 3 215 нм

Решение задачи № 3

215 нм

Задачи с развернутым ответом Задача №1 В вакууме находятся два кальциевых электрода, к которым подключён конденсатор. При длительном освещении катода светом с частотой 10 15 Гц фототок между электродами, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд 5,5 ∙10 -9 Кл. ’’ Красная граница’’ фотоэффекта для кальция λ 0 =450 нм. Определите электроёмкость конденсатора. Ёмкостью системы электродов пренебречь.

Задачи с развернутым ответом

Задача №1

В вакууме находятся два кальциевых электрода, к которым подключён конденсатор. При длительном освещении катода светом с частотой 10 15 Гц фототок между электродами, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд 5,5 ∙10 -9 Кл. ’’ Красная граница’’ фотоэффекта для кальция λ 0 =450 нм. Определите электроёмкость конденсатора. Ёмкостью системы электродов пренебречь.

Читайте также: