Максимальная кинетическая энергия электронов вылетевших при освещении поверхности металла

А10. Импульс фотона имеет наименьшее значение в диапазоне частот

1) рентгеновского излучения 2) видимого излучения

3) ультрафиолетового излучения 4) инфракрасного излучения

А11. Импульс фотона имеет наибольшее значение в диапазоне, частот

1) инфракрасного излучения 2) видимого излучения

3) ультрафиолетового излучения 4) рентгеновского излучения

А12. Два источника света излучают волны, длины которых = 3,75•10 -7 м и = 7,5•10 -7 м. Чему равно отношение импульсов фотонов, излучаемых первым и вторым источниками?

А13. Если скорость фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности катода, при увеличении частоты света увеличивается в 3 .раза, то задерживающая разность потенциалов (запирающий потенциал) в установке по изучению фотоэффекта должна

1) увеличиться в 9 раз 2) уменьшиться в 9 раз

3) увеличиться в 3 раза 4) уменьшиться в 3 раза

А14. Работа выхода из материала 1 больше, чем работа выхода из материала 2. Максимальная длина волны, при которой может наблюдаться фотоэффект на материале 1, равна ; максимальная длина волны, при которой может наблюдаться фотоэффект на материале 2, равна . На основании законов фотоэффекта можно утверждать, что

З) > 4) может быть как больше, так и меньше

А15. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов при уменьшении частоты падающего света в 2 раза?

1) увеличится в 2 раза 2) уменьшится в 2 раза

3) уменьшится более чем в 2 раза 4) уменьшится менее чем в 2 раза

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

А17. Вылетающие при фотоэффекте электроны задерживаются напряжением U ₃ . Максимальная скорость электронов (е - элементарный электрический заряд, m - масса электрона) равна

А18. Длина волны де Бройля для электрона больше, чем для - частицы. Импульс какой частицы больше?

3) импульсы одинаковы

4) величина импульса не связана с длиной волны

А19. Импульс электрона больше импульса - частицы. Сравните длины волн де Бройля этих частиц.

1) у -частицы больше 2) у электрона больше

3) и равны 4) для ответа не хватает данных

А20. При исследовании фотоэффекта Столетов выяснил, что:

1) атом состоит из ядра и окружающих его электронов;

2) атом может поглощать свет только определенных частот;

3) сила фототока прямо пропорциональна интенсивности падающего света;

4) фототек возникает при частотах падающего света, меньших некоторого значения.

1) В первом случае скорость больше.

2) Во втором случае скорость больше.

3) В обоих случаях скорость одинакова.

4) Для ответа нужно знать работу выхода.

А24. Энергия фотона, соответствующая красной границе фотоэффекта, для калия равна 7,2•10 -19 Дж. Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на металл падает свет, энергия фотонов которого равна 10 -18 Дж.

1) 2,8•10 -19 Дж. 2) 0 Дж. 3) 1,72•10 -18 Дж. 4) 7,2•10 -19 Дж.

А25. Четырех учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости максимальной энергии Е электронов, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от интенсивности падающего света. Какой из приведенных рисунков выполнен правильно?

А26. На пластину из никеля попадает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого равна 8 эВ. При этом в результате фотоэффекта из пластины вылетают электроны с максимальной энергией 2 эВ.

1) 11 эВ 2) 5 эВ 3) 3 эВ 4) 8 эВ

1) 1,5 эВ 2) 2,5 эВ 3) 3,5 эВ 4) 5,5 эВ

В1. Детектор полностью поглощает падающий на него свет с длиной волны =500нм. За время t =3с детектор поглощает N =5•10 5 фотонов. Какова поглощаемая детектором мощность? Полученный ответ умножьте на10 14 .

В2. Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой =6•10 14 Гц. За время t =5с детектор поглощает N =3•10 5 фотонов. Какова поглощаемая детектором Мощность? Полученный ответ умножьте на 10 14 и округлите до десятых.

В3. За t =5с детектор поглощает N=3•10 5 фотонов падающего на него монохроматического света. Поглощаемая мощность равна Р = 2•10 14 Вт. Какова частота падающего света? Полученный ответ умножьте на 10 -14 и округлите до целых.

В4. При освещении ультрафиолетовым светом с частотой 10 15 Гц металлического проводника с работой выхода 3 эВ выбиваются электроны. Какова максимальная кинетическая энергия выбиваемых электронов. Ответ выразить в эВ, окрутив до целых.

В5. Какие максимальные скорость и импульс получат электроны, вырванные из натрия излучением с длиной волны 66 нм, если работа выхода составляет 4 •10 -19 Дж?

Часть С.

С1. При каком напряжении на источнике тока (см. рис.) электроны, выбиваемые из одной металлической пластины, не достигнут второй? Длина волны падающего света =663 нм, работа выхода А = 1,5 эВ. Недостающие данные возьмите в справочной таблице.

С2. Фотокатод (работа выхода А ==4,42•10 -19 Дж) освещается светом частотой . Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией В=4•10 -4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружности максимального радиусу R = 10 мм. Какова частота падающего света?

С3. Фотокатод освещается светом с длиной волны =300 нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с-индукцией В=2•10 -4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям. Максимальный радиус такой окружности R =2см. Какова работа выхода A _вых для вещества фотокатода?

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. Найдите ускорение, сообщаемое аппарату массой 500 кг (включая массу паруса), если парус имеет форму квадрата 100 м х 100 м? Мощность W солнечного излучения, падающего на 1 м 2 поверхности перпендикулярной солнечному свету, составляет 1370 Вт/м 2 .

С5. 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. Каково добавочное изменение скорости космического аппарата массой 500 кг (включая массу паруса) за 24 часа за счет паруса размерами 100 м х 100 м? Мощность W солнечного излучения, падающего на 1м 2 поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, составляет 1370Вт/м 2 .

С6. 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. Мощность W солнечного излучения, падающего на 1 м 2 поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, составляет вблизи Земли 1370 Вт/м . Во сколько раз ближе к Солнцу, чем Земля, находится аппарат, снабженный парусом размерами 100 м х 100м, если за счет светового давления он получает дополнительное ускорение 10 -4 g ? Масса аппарата вместе с парусом 500 кг.

С7. Фотокатод облучают светом, у которого длина волны =300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода ==450 нм. Какое напряжение U нужно приложить между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился?

С8. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С=8000пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q == 11•10 -9 Кл. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42•10 -19 Дж. Определите длину волны , света, освещающего катод.

C 9. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода А=4,42•10 -19 Дж), освещается светом, у которого длина волны =ЗОО нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией B =8,3•10 -4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Чему равен максимальный радиус окружности R , по которой движутся электроны?

С10. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода А=4,42•10 -19 Дж), освещается светом частотой =2•10 15 Гц. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям, среди которых имеется окружность с максимальным радиусом R =5 мм. Чему равна индукция магнитного поля B ?

C 11. При облучении катода светом частотой = 1,0•10 15 Гц фототок прекращается при приложении между анодом 'и катодом напряжения U =1,4 В. Чему равна частотная красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода?

C 12. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С. При длительном освещении катода светом длиной волны == 300 нм фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q =11•10 -9 Кл. Работа выхода электронов из кальция А=4,42•10" 19 Дж. Определите емкость конденсатора С.

С13. При какой температуре газа средняя энергия теплового движения атомов одноатомного газа будет равна энергии электронов, выбиваемых из металлической пластинки с работой выхода А_вых = 2 эВ при облучении монохроматическим светом с длиной волны 300 нм?

С14. Катод фотоэлемента площадью S =1 см освещен монохроматическим светом с длиной волны =320 нм и интенсивностью (плотностью потока энергии) W = 10 4 Вт/м 2 . Отношение числа фотоэлектронов к числу фото­нов равно 0,2, а работа выхода электронов А=1,9 эВ. Какова сила тока насыщения I?

С15. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из ко­торого откачан воздух и впущено небольшое количество водорода. Элек­трон разгоняется постоянным электрическим полем до энергии, равной энергии ионизации атома водорода W = 13,6 эВ, и ионизует атом. Воз­никший протон ускоряется имеющимся электрическим полем и ударяется о катод. Во сколько раз импульс р _n , передаваемый пластинке протоном, больше импульса электрона р _e , ионизовавшего атом? Начальную скорость протона считать равной нулю, удар - абсолютно неупругим.

C 16. При увеличении в 2 раза длины волны света, падающего на фотоэлемент, максимальная кинетическая энергия электронов уменьшилась в 3 раза. Во сколько раз уменьшится энергия электронов, если длину волны света увеличить в 3 раза по сравнению с первоначальной?

С17. 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?

С18. При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с частотой = 8,57•10 14 Гц и =5,56•10 14 Гц было обнаружено, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются друг от друга в 2 раза. Рассчитайте работу выхода электронов для этого металла.

С19. До какого максимального заряда Q можно зарядить покрытый селеном шар радиусом R =10 см, облучая его светом с длиной волны =110 нм, если работа выхода из селена А = 9•10 -19 Дж?

Задачи на тему: «Световые волны. Световые кванты» 11 класс

А) заряжается положительно, Б) заряжается отрицательно, В) не заряжается.

3. Максимальная кинетическая энергия электронов, выле­тевших при освещении поверхности металла, зависит от: А) интенсивности света, Б) работы выхода электрона,

В) частоты света, Г) работы выхода и частоты света.

4 . В результате фотоэффекта при освещении электрической дугой отрицательно заряженная металлическая пластина по­степенно теряет свой заряд. Если на пути света поставить фильтр, задерживающий только инфракрасные лучи, то ско­рость потери электрического заряда пластиной:

А) увеличится . Б) уменьшится . В) не изменится.

5. График зависимости кинетической энергии фотоэлектро­нов от частоты света имеет вид

6. На поверхность металла с работой выхода А падает свет с частотой v. Фотоэффект возможен в том случае, если

7. При фотоэффекте с увеличением интенсивности падаю­щего светового потока ток насыщения

А) уменьшается . Б) увеличивается . В) не изменяется.

8. Меньшую энергию имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. Энергия фотонов при уменьшении длины световой волны в 2 раза: А) уменьшится в 2 раза . Б) уменьшится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза, Г) увеличится в 4 раза.

10. При увеличении длины световой волны в 3 раза импульс фотона: А) увеличится в 3 раза . Б) уменьшится в 3 раза, В) увеличится в 9 раз . Г) уменьшится в 9 раз.

11. Масса фотона связана с частотой соотношением ___.

12. Импульс фотона с длиной волны λ определяется по фор­муле ___.

13. Энергия фотона с длиной волны λ = 630 нм (красный свет) равна ___ Дж.

14. Работа выхода электрона из лития 3,84 • 10 - 19 Дж. При облучении светом с частотой 10 15 Гц максимальная энергия вырванных из лития электронов составит ___ Дж.

15. Крайнему красному лучу ( λ = 0,76 мкм) соответствует частота __ Гц.

16. На дифракционную решетку с периодом 2 • 10 - 6 м нормально падает монохроматическая волна света, при κ = 4 и sin φ = 1 длина волны будет равна ___ м.

Административная контрольная работа по теме:

«Световые волны. Световые кванты» 11 класс

ВЫБЕРИТЕ О Д ИН ПРАВИ Л ЬНЫЙ О Т ВЕТ

1. Под фотоэффектом понимают явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит: А) поглощение электронов . Б) вырывание электронов, В) поглощение атомов, Г) вырывание атомов.

2. На незаряженную, изолированную от других тел, метал­лическую пластину падают ультрафиолетовые лучи. При этом пластина: А) заряжается положительно, Б) заряжается отрицательно, В) не заряжается.

3. При увеличении светового потока увеличивается: А) число электронов, Б) скорость электронов, В) энергия электронов, Г) скорость и энергия электронов.

4. Первая из двух одинаковых металлических пластин име­ет положительный электрический заряд, вторая пластина -отрицательный. При освещении электрической дугой быстрее разряжается: А) первая, Б) вторая . В) обе одинаково.

5. При фотоэффекте с увеличением частоты падающего излучения задерживающее напряжение: А) увеличивается, Б) уменьшается . В) не изменяется.

6. Работа выхода электронов с катода вакуумного фотоэле мента равна 2 эВ. При этом график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на катод фотонов имеет вид:

7. Красную границу фотоэффекта определяет: А) частота света, Б) вещество (материал) катода, В) площадь катода.

8. Большой импульс имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. При увеличении длины световой волны в 3 раза энергия фотона: А) уменьшится в 3 раза . Б) уменьшится в 9 раз, В) увеличится в 3 раза, Г) увеличится в 9 раз.

10. При увеличении интенсивности света в 4 раза количест­во электронов, вырываемых светом за 1 секунду: А) уменьшится в 2 раза . Б) увеличится в 2 раза,

В) увеличится в 4 раза . Г) уменьшится в 4 раза.

Решите задачи:

11. Импульс фотона с частотой определяется по формуле ____.

12. Масса фотона с длиной волны 0,7 • 10 - 6 м равна ___ кг.

13. Красная граница фотоэффекта для калия с работой вы­хода 3,52 • 10 - 19 Дж равна ___ м.

14. При освещении вольфрама с работой выхода 7,2 • 10 - 19 Дж светом с длиной волны 200 нм максимальная скорость вылетевшего электрона равна ___ м/с.

15. Голубому лучу ( λ = 0,5 мкм) соответствует частота ___Гц.

16. На дифракционную решетку с d = 1,2 • 10 - 3 см нормально падает монохроматическая волна света. При κ = 1 и sin φ = 0,043 длина волны будет равна ___ м.

Административная контрольная работа по теме: «Световые волны. Световые кванты» 11 класс

1. Под фотоэффектом понимают явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит: А) вырывание электронов . Б) поглощение электронов,

В) вырывание атомов . Г) поглощение атомов.

2. На незаряженную металлическую пластину падают рент­геновские лучи. При этом пластина: А) не заряжается, Б) заряжается отрицательно, В) заряжается положительно.

3. Максимальная кинетическая энергия электронов, выле­тевших при освещении поверхности металла, зависит от: А) работы выхода электрона, Б) частоты света,

В) интенсивности света, Г) работы выхода и частоты света.

4. При увеличении длины световой волны масса фотонов

5. График зависимости кинетической энергии фотоэлектро нов от частоты света имеет вид:

6. На поверхность металла с работой выхода А падает свет с частотой v . Фотоэффект возможен в том случае, если

7. При фотоэффекте с увеличением интенсивности падаю щего светового потока энергия фотоэлектрона: А) уменьшается . Б) увеличивается . В) не изменяется.

8. Большую энергию имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. Энергия фотонов при уменьшении длины световой волны в 2 раза:

А) уменьшится в 2 раза . Б) уменьшится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза,

Г) увеличится в 4 раза.

10. При увеличении частоты колебаний в световой волне в 2 раза энергия фотонов

А) увеличится в 4 раза . Б) уменьшится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза .

Г) уменьшится в 2 раза.

11. Э н ергия фотона связана с частотой излучения v соотно­шен и ем ___.

12. Масса фотона связана с длиной волны λ соотношением

13. Энергия фотона с длиной волны λ == 440 нм (фиолетовый свет) равна ___ Дж.

14. Работа выхода электрона из калия 3,52 • 10 - 19 Дж. При облучении светом с частотой 10 15 Гц максимальная энергия, вырванных из калия электронов, составит ___ Дж.

14. Голубому лучу ( λ = 0,5 мкм) соответствует частота ___Гц.

15. На дифракционную решетку с d = 1,2 • 10 - 3 см нормально падает монохроматическая волна света. При κ = 1 и sin φ = 0,043 длина волны будет равна ___ м.

1. Под фотоэффектом понимают явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит: А) поглощение электронов . Б) поглощение атомов,

В) вырывание электронов, Г) вырывание атомов.

2. На незаряженную, изолированную от других тел, метал­лическую пластину падают ультрафиолетовые лучи. При этом пластина:

А) не заряжается, Б) заряжается отрицательно, В) заряжается положительно.

3. При увеличении светового потока увеличивается: А) скорость электронов,

Б) энергия электронов, В) число электронов, Г) скорость и энергия электронов.

4. Первая из двух одинаковых металлических пластин имеет положительный электрический заряд, вторая пластина — отрицательный. При освещении электрической дугой быстрее разряжается: А) первая . Б) вторая . В) обе одинаково.

5. При фотоэффекте с увеличением частоты падающего из­лучения ток насыщения:

А) увеличивается . Б) уменьшается, В) не изменяется.

6. Работа выхода электронов с катода вакуумного фотоэле­мента равна 2 эВ. При этом график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на катод фото­нов имеет вид

7. Красную границу фотоэффекта определяет:

А) площадь катода, Б) вещество (материал) катода, В) частота света.

8. Меньший импульс имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. При уменьшении частоты колебаний в световой волне в 3 раза энергия фотонов

А) уменьшится в 3 раза . Б) уменьшится в 9 раз,

В) увеличится в 3 раза, Г) увеличится в 9 раз.

10. При уменьшении интенсивности света в 4 раза количест­во электронов, вырываемых светом за 1 секунду: А) уменьшится в 4 раза . Б) увеличится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза .

11. Импульс фотона с длиной волны λ определяется по фор­муле ___.

12. При частоте колебаний в световой волне 8,2 • 10 14 . Гц масса фотона равна ___ кг.

13. Красная граница фотоэффекта для цезия с работой вы­хода 3,2 • 10 - 19 Дж равна ___ м.

14. При освещении цинка с работой выхода 6,72 • 10 - . 19 Дж светом с длиной волны 200 нм максимальная скорость выле­тевшего электрона равна ___ м/с.

15. Крайнему красному лучу ( λ = 0,76 мкм) соответствует частота __ Гц.

Тест по физике 11 класс " Световые кванты"

3 . Под фотоэффектом понимают явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит :

А. Вырывание атомов Г. Поглощение электронов

Б. Поглощение атомов Д. Нагревание вещества

В. Вырывание электронов

4 . Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших при освещении поверхности металла, зависит от:

А. Интенсивности света Г. Работы выхода и частоты света

Б. Работы выхода электрона Д. Мощности светового излучения

В. Частоты света

5 . Энергия фотона определяется формулой :

А. В. Д. hc

6 . При увеличении длины световой волны в 3 раза импульс фотона :

А. Увеличится в 3 раза Г. Уменьшится в 9 раз

Б. Увеличится в 9 раз Д. Не изменится

В. Уменьшится в 3 раза

7. При увеличении интенсивности света в 4 раза количество электронов, вырываемых светом за 1 секунду :

А. Не изменится Г. Увеличится в 2 раза

Б. Уменьшится в 2 раза Д. Уменьшится в 4 раза

В. Увеличится в 4 раза

8. Работа выхода электронов с катода вакуумного фотоэлемента равна

2 эВ. При этом график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на катод фотонов имеет вид:

9 . Работа выхода электронов для натрия равна 2,27 эВ. Найдите красную границу фотоэффекта для натрия.

А. 2,5∙10 -7 м Б. 4,5∙10 -6 м В. 5,5∙10 -7 м Г. 5,4∙10 -8 м Д. 8,7∙10 -7 м

10 . Масса фотона с длиной волны 0,7∙10 -6 м равна:

А. 2,3∙10 -30 кг Б. 3,2∙10 -36 кг В. 2,5∙10 -33 кг Г. 5,2∙10 -39 кг Д. 4,2∙10 -28 кг

11 . При освещении вольфрама с работой выхода 7,2∙10 -19 Дж светом с длиной волны 200 нм максимальная скорость вылетевших электронов равна:

А. 7,7∙10 5 м/с Б. 6∙10 6 м/с В. 3,3∙10 7 м/с Г. 4,4∙10 4 м/с Д. 5,5∙10 3 м/с

12. Во сколько раз энергия фотона рентгеновского излучения с длиной волны 10∙10 -10 м больше энергии фотона видимого света с длиной волны 0,4 мкм?

А. В 4 раза Б. В 80 раз В. В 400 раз Г. В 4∙10 3 раз Д. В 8∙10 3 раз

13 . Если работа выхода электронов из фотокатода равна 3 эВ и фотокатод освещается светом, энергия квантов которого равна 6 эВ, то величина задерживающего потенциала, при котором фототок прекратится, равна:

А. 3 В Б. 9 В В. 1,5 В Г. 4,5 В Д. 12 В

14 . Частота падающего на фотоэлемент излучения уменьшается вдвое. Во сколько раз нужно изменить задерживающее напряжение, если работой выхода можно пренебречь?

Б. Уменьшить в 2 раза Д. Оставить без изменений

15 . Считая, что 25 – ваттная лампочка излучает электромагнитные волны с длиной волны 1100 нм, рассчитайте, сколько фотонов испускает лампочка за 10 с работы в нормальном режиме.

А. 7∙10 20 Б. 10∙10 20 В. 14∙10 20 Г. 28∙10 20 Д. 25∙10 20

16 . В одном из опытов по фотоэффекту металлическая пластина освещалась светом с длиной волны 420 нм. Работа выхода электрона с поверхности пластины равна 2 эВ. При какой задерживающей разности потенциалов прекратится фототок?

17 . Определите длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5∙10 -20 Дж, а работа выхода электрона из металла равна 4,7 эВ.

ТС-6. Световые кванты. 2 вариант

1. Отдельная порция электромагнитной энергии, поглощаемая атомом, называется:

А. Джоулем Г. Квантом

Б. Электрон-вольтом Д. Ваттом

2 . Гипотезу о том, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями, выдвинул:

А. М. Фарадей Б. Д. Джоуль В. М. Планк

Г. А. Столетов Д. А. Эйнштейн

3 . Явление вырывания электронов из вещества под действием света называют:

А. Фотосинтезом Г. Электризацией

Б. Ударной ионизацией Д. Квантованием

4 . Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

Г.

5. Импульс фотона определяется формулой:

6. Энергия фотонов при уменьшении длины световой волны в 2 раза :

А. Уменьшится в 2 раза Г. Увеличится в 4 раза

Б. Увеличится в 2 раза Д. Не изменится

В. Уменьшится в 4 раза

7. При уменьшении интенсивности света в 9 раз количество электронов, вырываемых светом за 1 секунду :

А. Не изменится Г. Увеличится в 9 раз

Б. Уменьшится в 9 раз Д. Уменьшится в 3 раза

В. Увеличится в 3 раза

8. Работа выхода электронов с катода вакуумного фотоэлемента равна 1 эВ. При этом график зависимости макси-мальной энергии фото-электронов от энергии падающих на катод фотонов имеет вид:

9. Определите красную границу фотоэффекта для калия, если работа выхода равна 2,15 эВ.

А. 2,3∙10 -7 м Б. 5,8∙10 -7 м В. 4,6∙10 -6 м Г. 8,5∙10 -8 м Д. 9,2∙10 -7 м

10 . При частоте колебаний в световой волне 8,2∙10 14 Гц масса фотона равна:

А. 2∙10 -30 кг Б. 3∙10 -33 кг В. 6∙10 -36 кг Г. 4∙10 -39 кг Д. 9∙10 -28 кг

11. При освещении Цинка с работой выхода 6,72∙10 -19 Дж светом с длиной волны 200 нм максимальная скорость вылетевшего электрона равна:

А. 8,3∙10 5 м/с Б. 6,2∙10 6 м/с В. 6,9∙10 6 м/с Г. 3,1∙10 4 м/с Д. 2,3∙10 3 м/с

12. Если энергия первого фотона в 4 раза больше энергии второго, то отношение импульса первого фотона к импульсу второго фотона равно:

А. 8 Б. Д. 2

13. Если длина волны падающего на катод и вызывающего фотоэффект излучения уменьшается вдвое, то величина задерживающей разности потенциалов(работа выхода мала)

14 . Потенциал, до которого может зарядиться металлическая пластина, работа выхода электронов из которой 1,6 эВ, при длительном освещении потоком фотонов с энергией 4 эВ, равен:

А. 5,6 В Б. 3,6 В В. 2,8 В Г. 4,8 В Д. 2,4 В

15 . Глаз человека воспринимает свет длиной волны 0,5 мкм, если световые лучи, попадающие в глаз, несут энергию не менее 17,874∙10 -18 Дж в секунду. Какое количество квантов света при этом ежесекундно попадает на сетчатку глаза?

А. 18 Б. 27 В. 36 Г. 45 Д. 54

16 . Каким наименьшим напряжением полностью задерживаются электроны, вырванные ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 300 нм из вольфрамовой пластины, если работа выхода равна 4,5 эВ

17 . Электрон вылетает из цезия с кинетической энергией 0,32∙10 -18 Дж. Определите длину волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода электрона из цезия равна 1,9 эВ.

Фотоэффект

Начало теории электромагнитной природы света заложил Максвелл, который заметил сходство в скоростях распространения электромагнитных и световых волн. Но согласно электродинамической теории Максвелла любое тело, излучающее электромагнитные волны, должно в итоге остынуть до абсолютного нуля. В действительности этого не происходит. Противоречия между теорией и опытными наблюдениями были разрешены в начале XX века, вскоре после того, как был открыт фотоэффект.

Что такое фотоэффект

Фотоэффект — испускание электронов из вещества под действием падающего на него света.

Явление фотоэффекта было открыто в 1887 году Генрихом Герцем. Фотоэффект также был подробно изучен русским физиком Александром Столетовым в период с 1888 до 1890 годы. Этому явлению он посвятил 6 научных работ.

Для наблюдения фотоэффекта нужно провести опыт. Для этого понадобится электрометр и подсоединенная к нему пластинка из цинка (см. рисунок ниже). Если дать пластинке положительный заряд, то при ее освещении электрической дугой скорость разрядки электрометра не изменится. Но если цинковую пластинку зарядить отрицательно, то свет от дуги заставить электрометр разрядиться очень быстро.

Наблюдаемое во время этого эксперимента явление имеет простое объяснение. Свет вырывает электроны с поверхности цинковой пластинки. Если она имеет отрицательный заряд, электроны отталкиваются от нее, что приводит к полному разряжению электрометра. Причем при повышении интенсивности освещения скорость разрядки увеличивается, ровно, как и наоборот: при уменьшении интенсивности освещения электрометр разряжается медленно. Если же зарядить пластинку положительно, то электроны, которые вырываются светом, притягиваются к ней. Поэтому они оседают на ней, не изменяя заряд электрометра.

Если между световым пучком и отрицательно заряженной пластиной поставить лист стекла, пластинка перестанет терять электроны независимо от интенсивности излучения. Это связано с тем, что стекло задерживает ультрафиолетовое излучение. Отсюда можно сделать следующий вывод:

Явление фотоэффекта может вызвать только ультрафиолетовый участок спектра.

Волновая теория света не может объяснить, почему электроны могут вырываться только под действием ультрафиолета. Ведь даже при большой амплитуде и силе волн электроны остаются на месте, когда, казалось бы, они должны непременно быть вырванными.

Законы фотоэффекта

Чтобы получить более полное представление о фотоэффекте, выясним, от чего зависит количество электронов, вырванных светом с поверхности вещества, а также, от чего зависит их скорость, или кинетическая энергия. Выяснить все это нам помогут эксперименты.

Первый закон фотоэффекта

Возьмем стеклянный баллон и выкачаем из него воздух (смотрите рисунок выше). Затем поместим в него два электрода. На электроды подадим напряжение и будем регулировать его с помощью потенциометра и измерять при помощи вольтметра.

В верхней части нашего баллона есть небольшое кварцевое окошко, которое пропускает весь свет, в том числе ультрафиолетовый. Через него падает свет на один из электродов (в нашем случае на левый электрод, к которому присоединен отрицательный полюс батареи). Мы увидим, что под действием света этот электрод начнет испускать электроны, которые при движении в электрическом поле будут создавать электрический ток. Вырванные электроны будут направляться ко второму электроду. Но если напряжение небольшое, второго электрода достигнут не все электроны. Если интенсивность излучения сохранить, но увеличить между электродами разность потенциалов, то сила тока будет увеличиваться. Но как только она достигнет некоторого максимального значения, рост силы тока при дальнейшем увеличении напряжения прекратится. Максимальное значение силы тока будем называть током насыщения.

Ток насыщения — максимальное значение силы тока, также называемое предельным значением силы фототока.

Ток насыщения обозначается как I н . Единица измерения — А (Кл/с). Численно величина равна отношению суммарному заряду вырванных электронов в единицу времени:

Если же мы начнем изменять интенсивность излучения, то сможем заметить, что фототок насыщения также начинается меняться. Если интенсивность излучения ослабить, максимальное значение силы тока уменьшится. Если интенсивность светового потока увеличить, ток насыщения примет большее значение. Отсюда можно сделать вывод, который называют первым законом фотоэффекта.

Первый закон фотоэффекта:

Число электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. Иными словами, фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку Ф.

Второй закон фотоэффекта

Теперь произведем измерения кинетической энергии, то есть, скорости вырывания электронов. Взгляните на график, представленный ниже. Видно, что сила фототока выше нуля даже при нулевом напряжении. Это говорит о том, что даже при нулевой разности потенциалов часть электронов достигает второго электрода.

Если мы поменяем полярность батареи, то будем наблюдать уменьшение силы тока. Если подать на электроды некоторое значение напряжения, равное U з , сила тока станет равно нулю. Это значит, что электрическое поле тормозит вырванные электроны, останавливает их, а затем возвращает на тот же электрод.

Напряжение, равное U з , называют задерживающим напряжением. Оно зависит зависит от максимальной кинетической энергии электронов, которые вырываются под действием света. Измеряя задерживающее напряжение и применяя теорему о кинетической, можно найти максимальное значение кинетической энергии электронов. Оно будет равно:

m v 2 2 . . = e U з

Опыт показывает, что при изменении интенсивности света (плотности потока излучения) задерживающее напряжение не меняется. Значит, не меняется кинетическая энергия электронов. С точки зрения волновой теории света этот факт непонятен. Ведь чем больше интенсивность света, тем большие силы действуют на электроны со стороны электромагнитного поля световой волны и тем большая энергия, казалось бы, должна передаваться электронам. Но экспериментальным путем мы обнаруживаем, что кинетическая энергия вырываемых светом электронов зависит только от частоты света. Отсюда мы можем сделать вывод, являющийся вторым законом фотоэффекта.

Второй закон фотоэффекта:

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

Причем, если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты ν_min, фотоэффект наблюдаться не будет.

Теория фотоэффекта

Все попытки объяснить явление фотоэффекта электродинамической теорией Максвелла, согласно которой свет — это электромагнитная волна, непрерывно распределенная в пространстве, оказались тщетными. Нельзя было понять, почему энергия фотоэлектронов определяется только частотой света и почему свет способен вырывать электроны лишь при достаточно малой длине волны.

В попытках объяснить это явление физик Макс Планк предложил, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями — квантами, или фотонами. И энергия каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения:

h — коэффициент пропорциональности, который получил название постоянной Планка. Она равна 6,63∙10 –34 Дж∙с.

Пример №1. Определите энергию фотона, соответствующую длине волны λ = 5∙10 –7 м.

Энергия фотона равна:

Выразим частоту фотона через скорость света:

Идею Планка продолжил развивать Эйнштейн, которому удалось дать объяснение фотоэффекту в 1905 году. В экспериментальных законах фотоэффекта Эйнштейн увидел убедительное доказательство того, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями. Причем энергия Е каждой порции излучения, по его расчетам, полностью соответствовала гипотезе Планка.

Из того, что свет излучается порциями, еще не вытекает вывода о прерывистости структуры самого света. Ведь и воду продают в бутылках, но отсюда не следует, что вода состоит из неделимых частиц. Лишь фотоэффект позволил доказать прерывистую структуру света: излученная порция световой энергии Е = hν сохраняет свою индивидуальность и в дальнейшем. Поглотиться может только вся порция целиком.

h ν = A + m v 2 2 . .

Работа выхода — минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл.

Полученное выражение объясняет основные факты, касающиеся фотоэффекта. Интенсивность света, по Эйнштейну, пропорциональна числу квантов (порций) энергии hν в пучке света и поэтому определяет количество вырванных электронов. Скорость же электронов согласно зависит только от частоты света и работы выхода, которая определяется типом металла и состоянием его поверхности. От интенсивности освещения кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит.

Предельную частоту ν_min называют красной границей фотоэффекта. При этой частоте фотоэффект уже наблюдается.

Красная граница фотоэффекта равна:

Минимальной частоте, при которой возможен фотоэффект для данного вещества, соответствует максимальная длина волны, которая также носит название красной границы фотоэффекта. Это такая длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается. Обозначается она как λ_mах или λ_кр.

Максимальная длина волны, при которой еще наблюдается фотоэффект, равна:

Работа выхода А определяется родом вещества. Поэтому и предельная частота v_min фотоэффекта (красная граница) для разных веществ различна. Отсюда вытекает еще один закон фотоэффекта.

Третий закон фотоэффекта:

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

Вспомните опыт, который мы описали в самом начале. Когда между цинковой пластинкой и световым пучком мы поставили зеркало, фотоэффект был прекращен. Это связано с тем, что красная граница для цинка определяется величиной λ_mах = 3,7 ∙ 10 -7 м. Эта длина волны соответствует ультрафиолетовому излучению, которое не пропускало стекло.

Пример №2. Чему равна красная граница фотоэффекта ν_min, если работа выхода электрона из металла равна A = 3,3∙10 –19 Дж?

Применим формулу для вычисления красной границы фотоэффекта:

Задание EF15717 При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная частота падающего света была равна 0,75 ⋅10 15 Гц. Какова длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла? Ответ записать в нм.

Читайте также:

  
• Металлические фермы для крыши
  
• Металлический звук при запуске двигателя на холодную
  
• Установка металлической двери в новостройке
  
• Акриловые водно дисперсионные грунт эмали по металлу
  
• Металлический зуб под коронку