Металл облучают светом с длиной волны

Обновлено: 04.10.2024

Задача 1. Определите красноволновую границу фотоэффекта для натрия, если работа выхода электрона из фотокатода А=2,3 эВ.

Задача 2. Работа выхода электронов из пластины А_вых=6,3 эВ. Определить, произойдет ли внешний фотоэффект, если на пластину падает свет с частотой ν₁=8·10 14 Гц, ν₂=3·10 16 Гц.

Дано:	СИ:	Решение:
А_вых=6,3 эВ	1·10 -18 Дж	Внешний фотоэлектрический эффект
ν₁₌8·10 14 Гц	произойдет в том случае, если ν>ν_кр.
ν₂=3·10 16 Гц	Уравнение для красной границы фотоэффекта
Найти:	hν_кр=А_вых (1)
ν_кр-?	Из (1) определяем ν_кр=А_вых/h.
Вычисления дают ν_кр=1,5·10 15 Гц
При этой частоте фотоэффекта не произойдет.
Во втором случае вычисления покажут, что фотоэффект произойдет.

Задача 3. При облучении фотоэлемента светом с частотой 1,6·10 15 Гц фототок прекращается при задерживающем напряжении U=4,1 В. Определить А- работу выхода электрона с поверхности фотокатода, λ- красную границу фотоэффекта.

Дано:	Решение:
ν=1,6·10 15 Гц	Электрон может пролететь через тормозящее поле, разность потенциалов которого U, если
U=4,1В	eU ≤ (1)
h=6,63·10 -34 Дж·с	Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в данном случае имеет вид:
е=1,6·10 -19 Кл	е·U=А_вых +еU (2), откуда А=hv-еU (3)
Найти:	=А_вых, откуда λ=
А_вых-?	A=6,63·10 -34 ·1,6·10 15 -1,6·10 -19 ·4,1=4·10 -19 Дж
λ_кр-?	λ= 5·10 -7 м.
Ответ:	А=4·10 -19 Дж, λ=5·10 -7 м.

Задание 2. Решите количественные задачи.

Задача 1. Длина волны света λ, частота ν, масса фотона m_f, импульс P_f, энергия E_f. Определите значение величин, обозначенных «?».

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
λ, нм	?	?	600	?	?	?	?	10	?	?
ν, Гц	?	5·10 14	?	?	?	?	10 17	?	?	?
m_f	m_е	?	?	?	?	m_р	?	?	?	?
P_f_,	?	?	?	?	1,2·10 -27	?	?	?	?	2·10 -30
E_f, Дж	?	?	?	6,4·10 -19	?	?	?	?	1,5·10 -20	?

Задача 2. Работа выхода электронов с поверхности металла равна А_в. Металл облучается светом с длиной волны λ и частотой ν. Скорость электронов выбитых с поверхности металла . Красная граница λ_к. Определите значение величин, обозначенных «?».

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
А_в, эВ	4,3	?	2,2	?	?	?	4,4	?	4	3,8
λ , нм	200	?	?	250	?	200	?	?	280	?
ν , 10 15 Гц	?	?	?	?	1,25	?	1,5	0,6	?	1
, Мм/с	?	0,5	1	?	?	?	?	?	?	?
λ_к , нм	?	280	?	309	326	288	?	563	?	?

Задача 3. Задерживающая разность потенциалов в опыте по фотоэффекту равна U_з. Скорость фотоэлектронов , энергия - E. Определите значение величин, обозначенных «?».

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U_з, В	3	?	?	9	?	?	4	?	?	5
, Мм/с	?	1,8	?	?	3	?	?	1,2	?	?
E,10 -19 Дж	?	?	6,4	?	?	10	?	?	3,2	?

Задача 4. Работа выхода электронов с поверхности металла А_в, задерживающая разность потенциалов U_з, частота падающего света ν, масса фотонов m_f. Определите значение величин, обозначенных «?».

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
А_в, эВ	4	?	4,4	?	4,3	4	?	?	3,8	?
U_з, В	3,2	4,5	?	6	?	5,3	2,8	4,4	?	5
ν,10 15 Гц	?	?	1,5	2,4	2,17	?	?	2,1	1,75	?
m_f,10 -35 кг	?	1,17	?	?	?	?	0,9	?	?	1,5

Задача 5. При торможении электронов, проходящих разность потенциалов Uобразуется рентгеновское излучение с частотой ν, и длиной волны λ. Определите значение величин, обозначенных «?».

Металл облучают светом с длиной волны

Задания Д32 C3 № 25386

Металлическая пластина облучается в вакууме светом с длиной волны, равной 200 нм. Работа выхода электронов из данного металла A_вых = 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в электрическое поле напряженностью Е = 260 В/м, причем вектор напряженности перпендикулярен поверхности пластины и направлен к этой поверхности. Измерения показали, что на некотором расстоянии L от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна W = 15,9 эВ. Определите значение L/

На фотоэлектроны со стороны электрического поля действует сила направленная от пластины, заряд электрона отрицательный. По теореме о кинетической энергии работа электрического поля равна изменению кинетической энергии электронов Работа электрического поля A = eU, разность потенциалов U = EL.

Применим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта Учитывая, то , уравнение имеет вид Тогда расстояние от пластины до данной точки

Задания Д21 № 3622

При освещении металлической пластины светом наблюдается фотоэффект. Частоту света плавно изменяют. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от частоты падающего света эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

1) работа выхода фотоэлектрона из металла

2) максимальный импульс фотоэлектронов

3) энергия падающего на металл фотона

4) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте: На графике Б изображена именно такая зависимость физической величины от частоты, поэтому этот график соответствует энергии падающего на металл фотона (Б — 3).

Работа выхода фотоэлектрона характеризует свойства материала металлической пластины и не зависит от частоты падающего на нее света, поэтому график этой величины должен представлять собой горизонтальную линию. Максимальный импульс фотоэлектронов связан с с максимальной кинетической энергией соотношением а потому его зависимость от частоты будет нелинейной.

Задания Д21 № 3623

При освещении металлической пластины светом наблюдается фотоэффект. Длину волны света плавно изменяют. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от длины волны падающего света эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

2) импульс падающего на металл фотона

3) сила фототока

Работа выхода фотоэлектрона характеризует свойства материала металлической пластины и не зависит от длины волны падающего на нее света, поэтому график этой величины должен представлять собой горизонтальную линию. Тоже самое и для силы фототока: она определяется интенсивностью света, а не его длиной волны. Разберемся с оставшимися вариантами ответа.

Импульс фотона обратно пропорционален длине волны: На графике А изображена именно такая зависимость физической величины от длины волны, поэтому этот график соответствует импульсу падающего на металл фотона (А — 2).

Сила фототока может зависеть от длины волны фотонов тоже. При наличии ускоряющего напряжения доля фотонов (максимальный угол отклонения начальной скорости от направления на анод, при котором электрон еще попадает на анод) зависит от модуля их начальной скорости, и, следовательно, от энергии падающих фотонов.

Рассмотрим уединенный металлический шарик в вакууме, на который падает свет. В этом случае нет ускоряющего напряжения, ни анода с катодом.

Задания Д12 B23 № 5479

В таблице представлены результаты измерений фототока в зависимости от разности потенциалов между анодом и катодом на установке по изучению фотоэффекта. Точность измерения силы тока равна 5 мкА, разности потенциалов 0,1 В. Фотокатод освещается монохроматическим светом с энергией фотонов 4,8 эВ.

-1,5	-1,0	-0,5	0,0	+0,5	+1,0
0	0	10	40	80	110

Работа выхода фотоэлектронов с поверхности фотокатода

1) не превосходит 4,4 эВ

2) не превосходит 2,4 эВ

3) равна (5,8 +0,1) эВ

4) превышает 5,2 эВ

Согласно уравнению фотоэффекта, энергия фотона, работа выхода и максимальная кинетическая энергия электрона связаны соотношением: При отрицательной разности потенциалов создаётся тормозящее поле, которое мешает фотоэлектронам достигнуть анода. Но при отрицательном напряжении в прибор уже фиксирует фототок. Значит, кинетическая энергия вылетевших электронов больше энергии тормозящего поля, равной

Для того, чтобы оценить минимум кинетической энергии, а значит, максимум разности между энергией фотонов и кинетической энергией фотоэлектронов, учтём погрешность измерений в и получим Тогда

Примеры решения задач

Примеры решенных задач по физике на тему "Фотоэффект"

Ниже размещены условия задач и отсканированные решения. Если вам нужно решить задачу на эту тему, вы можете найти здесь похожее условие и решить свою по аналогии. Загрузка страницы может занять некоторое время в связи с большим количеством рисунков. Если Вам понадобится решение задач или онлайн помощь по физике- обращайтесь, будем рады помочь.

Явление фотоэффекта заключается в испускании веществом электронов под действием падающего света. Теория фотоэффекта разработана Эйнштейном и заключается в том, что поток света представляет собой поток отдельных квантов(фотонов) с энергией каждого фотона h n . При попадании фотонов на поверхность вещества часть из них передает свою энергию электронов. Если этой энергия больше работы выхода из вещества, электрон покидает металл. Уравнение эйнштейна для фотоэффекта: где — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.

Длина волны красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 307 нм. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов – 1 эВ. Найти отношение работы выхода электрона к энергии падающего фотона.

Частота света красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 6*10 14 Гц, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов – 2В. Определить частоту падающего света и работу выхода электронов.

Работа выхода электрона из металла составляет 4,28эВ. Найти граничную длину волны фотоэффекта.

На медный шарик радает монохроматический свет с длиной волны 0,165 мкм. До какого потенциала зарядится шарик, если работа выхода электрона для меди 4,5 эВ?

Работа выхода электрона из калия составляет 2,2эВ, для серебра 4,7эВ. Найти граничные длину волны фотоэффекта.

Длина волны радающего света 0,165 мкм, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов 3В. Какова работа выхода электронов?

Красная граница фотоэффекта для цинка 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на цинк падает свет с длиной волны 200нм.

На металл с работой выхода 2,4эВ падает свет с длиной волны 200нм. Определить задерживающую разность потенциалов.

На металл падает свет с длиной волны 0,25 мкм, задерживающая разность потенциалов при этом 0,96В. Определить работу выхода электронов из металла.

При изменении длины волны падающего света максимальные скорости фотоэлектронов изменились в 3/4 раза. Первоначальная длина волны 600нм, красная граница фотоэффекта 700нм. Определить длину волны после изменения.

Работы выхода электронов для двух металлов отличаются в 2 раза, задерживающие разности потенциалов - на 3В. Определить работы выхода.

Максимальная скорость фотоэлектронов равно 2,8*10 8 м/с. Определить энергию фотона.

Энергии падающих на металл фотонов равны 1,27 МэВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

Максимальная скорость фотоэлектронов равно 0,98с, где с - скорость света в вакууме. Найти длину волны падающего света.

Энергия фотона в пучке света, падающего на поверхность металла, равно 1,53 МэВ. Определить максимальную скорость фотоэлектронов.

На шарик из металла падает свет с длиной волны 0,4 мкм, при этом шапик заряжается до потенциала 2В. До какого потенциала зарядится шарик, если длина волны станет равной 0,3 мкм?

После изменения длины волны падающего света в 1,5 раза задерживающая разность потенциалов изменилась с 1,6В до 3В. Какова работа выхода?

Красная граница фотоэффекта 560нм, частота падающего света 7,3*10 14 Гц. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

Красная граница фотоэффекта 2800 ангстрем, длина волны падающего света 1600 ангстрем. Найти работу выхода и максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона.

Задерживащая разность потенциалов 1,5В, работа выхода электронов 6,4*10 -19 Дж. Найти длину волны падающего света и красную границу фотоэффекта.

Работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ. Во сколько раз изменилась кинетическая энергия фотоэлектронов. если длина волны падающего света изменилась с 2,5*10 -7 м до 1,25*10 -7 м?

Найти максимальную скорость фотоэлектронов для видимого света с энергией фотона 8 эВ и гамма излучения с энергией 0,51 МэВ. Работа выхода электронов из металла 4,7 эВ.

Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 3,7 В. Работа выхода электронов равна 6,3 эВ. Какая работа выхода электронов у другого металла, если там фототок прекращается при разности потенциалов, большей на 2,3В.

Работа выхода электронов из металла 4,5 эВ, энергия падающих фотонов 4,9 эВ. Чему равен максимальный импульс фотоэлектронов?

Красная граница фотоэффекта 2900 ангстрем, максимальная скорость фотоэлектронов 10 8 м/с. Найти отношение работы выхода электронов к энергии палающих фотонов.

Длина волны падающего света 400нм, красная граница фотоэффекта равна 400нм. Чему равна максимальная скорость фотоэлектронов?

Длина волны падающего света 300нм, работа выхода электронов 3,74 эВ. Напряженность задерживающего электростатического поля 10 В/см.Какой максимальный путь фотоэлектронов при движении в направлении задерживающего поля?

Длина волны падающего света 100 нм, работа выхода электронов 5,30эВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

При длине волны радающего света 491нм задерживающая разность потенциалов 0,71В. Какова работа выхода электронов? Какой стала длина волны света, если задерживающая разность потенциалов стала равной 1,43В?

Кинетическая энергия фотоэлектронов 2,0 эВ, красная граница фотоэффекта 3,0*10 14 Гц. Определить энергию фотонов.

Красная граница фотоэффекта 0,257 мкм, задерживающая разность потенциалов 1,5В. Найти длину волны падающего света.

Красная граница фотоэффекта 2850 ангстрем. Минимальное значение энергии фотона, при котором возможен фотоэффект?

Ниже вы можете посмотреть обучаюший видеоролик на тему фотоэффекта и его законов.

Читайте также: