Монохроматический свет с длиной волны больше красной границы фотоэффекта для данного металла

Обновлено: 05.10.2024

Квантовая физика - раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.

Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света.

Квант - (от лат. quantum — «сколько») — неделимая порция какой-либо величины в физике.

Ток насыщения - некоторое предельное значение силы фототока.

Задерживающее напряжение - минимальное обратное напряжение между анодом и катодом, при котором фототок равен нулю.

Работа выхода – это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл. которую нужно сообщить электрону, для того чтобы он мог преодолеть силы, удерживающие его внутри металла.

Красная граница фотоэффекта – это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой еще возможен внешний фотоэффект.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 259 – 267.

2. Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.- М.:Дрофа,2009. – С. 153 – 158.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 т./под редакцией академика Ландсберга Г. С.: Т.3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 422 – 429.

4. Тульчинский М. Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 4-е, переработ. и доп. М. «Просвещение», 1972. С. 157.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

В начале 20-го века в физике произошла величайшая революция. Попытки объяснить наблюдаемые на опытах закономерности распределения энергии в спектрах теплового излучения оказались несостоятельными. Законы электромагнетизма Максвелла неожиданно «забастовали». Противоречия между опытом и практикой были разрешены немецким физиком Максом Планком.

Гипотеза Макса Планка: атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами. Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте ν излучения света: E = hν.

Коэффициент пропорциональности получил название постоянной Планка, и она равна:

h = 6,63 ∙ 10 -34 Дж∙с.

После открытия Планка начала развиваться самая современная и глубокая физическая теория – квантовая физика.

Квантовая физика - раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.

Поведение всех микрочастиц подчиняется квантовым законам. Но впервые квантовые свойства материи были обнаружены именно при исследовании излучения и поглощения света.

В 1886 году немецкий физик Густав Людвиг Герц обнаружил явление электризации металлов при их освещении.

Явление вырывания электронов из вещества под действием света называется внешним фотоэлектрическим эффектом.

Законы фотоэффекта были установлены в 1888 году профессором московского университета Александром Григорьевичем Столетовым.

Схема установки для изучения законов фотоэффекта

Первый закон фотоэффекта: фототок насыщения - максимальное число фотоэлектронов, вырываемых из вещества за единицу времени, - прямо пропорционален интенсивности падающего излучения.

Зависимость силы тока от приложенного напряжения

Увеличение интенсивности света означает увеличение числа падающих фотонов, которые выбивают с поверхности металла больше электронов.

Второй закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего излучения и линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения.

Третий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует граничная частота такая, что излучение меньшей частоты не вызывает фотоэффекта, какой бы ни была интенсивность падающего излучения. Эта минимальная частота излучения называется красной границей фотоэффекта.

где А_в – работа выхода электронов;

h – постоянная Планка;

ν_min - частота излучения, соответствующая красной границе фотоэффекта;

с – скорость света;

λкр – длина волны, соответствующая красной границе_.

Фотоэффект практически безынерционен: фототок возникает одновременно с освещением катода с точностью до одной миллиардной доли секунды.

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

Для большинства веществ фотоэффект возникает только под действием ультрафиолетового облучения. Однако некоторые металлы, например, литий, натрий и калий, испускают электроны и при облучении видимым светом.

Известно, что фототоком можно управлять, подавая на металлические пластины различные напряжения. Если на систему подать небольшое напряжение обратной полярности, "затрудняющее" вылет электронов, то ток уменьшится, так как фотоэлектронам, кроме работы выхода, придется совершать дополнительную работу против сил электрического поля.

Задерживающее напряжение - минимальное обратное напряжение между анодом и катодом, при котором фототок равен нулю.

Максимальная кинетическая энергия электронов выражается через задерживающее напряжение:

где

Е – заряд электрона;

Теорию фотоэффекта разработал Альберт Эйнштейн. На основе квантовых представлений Эйнштейн объяснил фотоэффект. Электрон внутри металла после поглощения одного фотона получает порцию энергии и стремится вылететь за пределы кристаллической решетки, т.е. покинуть поверхность твердого тела. При этом часть полученной энергии он израсходует на совершение работы по преодолению сил, удерживающих его внутри вещества. Остаток энергии будет равен кинетической энергии:

В 1921 году Альберт Эйнштейн стал обладателем Нобелевской премии, которая, согласно официальной формулировке, была вручена «за заслуги перед теоретической физикой и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта».

Если фотоэффект сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества, то его называют внешним фотоэффектом или фотоэлектронной эмиссией, а вылетающие электроны - фотоэлектронами. Если фотоэффект не сопровождается вылетом электронов с поверхности вещества, то его называют внутренним.

Примеры и разбор решения заданий

1. Монохроматический свет с длиной волны λ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Как изменятся работа выхода электронов с поверхности металла и запирающее напряжение, если уменьшить длину волны падающего света?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Работа выхода

Запирающее напряжение

Работа выхода - это характеристика металла, следовательно, работа выхода не изменится при изменении длины волны падающего света.

Запирающее напряжение - это такое минимальное напряжение, при котором фотоэлектроны перестают вылетать из металла. Оно определяется из уравнения:

Следовательно, при уменьшении длины волны падающего света, запирающее напряжение увеличивается.

2. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ₀ = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,5 В. Определите длину волны λ.

Запишем уравнение для фотоэффекта через длину волны:

Условие связи красной границы фотоэффекта и работы выхода:

Запишем выражение для запирающего напряжения – условие равенства максимальной кинетической энергии электрона и изменения его потенциальной энергии при перемещении в электростатическом поле:

Решая систему уравнений (1), (2), (3), получаем формулу для вычисления длины волны λ:

Монохроматический свет с длиной волны больше красной границы фотоэффекта для данного металла

Тип 26 № 6167

На дифракционную решётку с периодом 1,2 мкм падает по нормали монохроматический свет с длиной волны 380 нм. Каков наибольший порядок дифракционного максимума, который можно получить в данной системе?

Условие интерференционных максимумов дифракционной решётки имеет вид где k — порядок дифракции. Модуль синуса максимально может быть равен единице, следовательно, этим и ограничивается максимальный порядок дифракции.

Аналоги к заданию № 6132: 6167 Все

Тип 19 № 6502

Монохроматический свет с энергией фотонов E_ф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Запирающее напряжение, при котором фототок прекращается, равно U_зап. Как изменятся модуль запирающего напряжения U_зап и длина волны λ_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов E_ф увеличится?

Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Энергия налетающих фотонов передаётся электронам и расходуется на преодоление электронами работы выхода из металла и увеличение скорости электронов Запирающее напряжение определяется максимальной кинетической энергией вылетевших электронов: С увеличением энергии налетающих фотонов увеличится запирающее напряжение. «Красная граница» фотоэффекта — это максимальная длина волны при которой ещё происходит фотоэффект и она зависит от работы выхода, не зависит от энергии налетающих фотонов. Следовательно, при увеличении энергии налетающих фотонов длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта не изменится.

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2015 по физике., Демонстрационная версия ЕГЭ—2022 по физике, ЕГЭ по физике 2022. Досрочная волна. Вариант 2

Тип 18 № 6773

Один лазер излучает монохроматический свет с длиной волны λ₁ = 700 нм, другой — с длиной волны λ₂ = 350 нм. Чему равно отношение импульсов фотонов, излучаемых лазерами?

Импульс фотона связан с длиной волны соотношением Следовательно, отношение импульсов фотонов, излучаемых лазерами, равно

Задания Д21 № 9510

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих из металлической пластинки при её освещении монохроматическим светом, равна 0,8 эВ. Красная граница фотоэффекта для этого металла 495 нм. Установите соответствие между физическими величинами и их численными значениями, выраженными в СИ. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) работа выхода металла

Б) энергия фотона в световом потоке, падающем на пластинку

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

«Красная граница» фотоэффекта — это максимальная длина волны при которой ещё происходит фотоэффект и она зависит от работы выхода, не зависит от энергии налетающих фотонов.

Энергия налетающих фотонов передаётся электронам и расходуется на преодоление электронами работы выхода из металла и увеличение кинетической энергии электронов

Задания Д21 № 11944

На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта.

На графике А представлена зависимость энергии фотонов, падающих на катод, от физической величины x₁, а на графике Б — зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от физической величины x₂.

Какая из физических величин отложена на горизонтальной оси на графике А и какая — на графике Б?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

2) массовое число

Энергия фотонов падающих на катод выражается формулой: На первом графике изображена гипербола, следовательно, это зависимость энергии фотонов от длины волны. (А — 1)

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при увеличении частоты сначала остаётся неизменной и равной нулю, а затем, по достижении некоторого порогового значения, увеличивается линейно. То есть на втором графике изображена зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты. (Б — 4)

Тип 20 № 28048

Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.

1) Работа силы, приложенной к телу, прямо пропорциональна синусу угла между направлением действия силы и перемещением, совершаемым телом.

2) Внутренняя энергия постоянной массы идеального газа в изотермическом процессе всегда увеличивается.

3) Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна квадрату расстояния между ними.

4) Силой Ампера называют силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током.

5) Монохроматический свет с длиной волны меньше красной границы фотоэффекта для данного металла, падая на катод, выполненный из него, приводит к возникновению фототока.

1) Неверно. Работа силы, приложенной к телу, прямо пропорциональна косинусу угла между направлением действия силы и перемещением, совершаемым телом.

2) Неверно. Внутренняя энергия постоянной массы идеального газа в изотермическом процессе не изменяется, т. к. температура постоянна.

3) Неверно. Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

4) Верно. Силой Ампера называют силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током.

5) Верно. Длина волны обратна ее частоте. Следовательно, энергия фотона больше работы выхода. В этом случае фототок наблюдается.

Тип 19 № 28125

На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графике А представлена зависимость энергии фотонов, падающих на катод, от физической

величины x₁, а на графике Б — зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от физической величины x₂.

Какая из физических величин отложена на горизонтальной оси на графике А и какая — на графике Б?

3) зарядовое число

4) массовое число.

А) На графике представлена обратно пропорциональная зависимость энергии фотона от некоторой величины. Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны Значит, величиной х является длина волны (2).

Б) На графике представлена линейная зависимость. Такая зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты излучения (1).

Тип 19 № 29543

«Красная граница» фотоэффекта — это максимальная длина волны при которой ещё происходит фотоэффект и она зависит от работы выхода, не зависит от энергии налетающих фотонов. Следовательно, при увеличении энергии налетающих фотонов длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта не изменится. (3)

Аналоги к заданию № 6502: 29543 Все

Тип 20 № 29782

1) Момент силы относительно некоторой оси вращения твёрдого тела не зависит от точки приложения силы к этому телу.

2) Уравнение Менделеева-Клапейрона хорошо описывает только поведение достаточно разреженных газов.

3) Мощность, развиваемая батареей с заданными ЭДС и внутренним сопротивлением, не зависит от силы тока, протекающего через эту батарею.

4) Углы, под которыми наблюдаются главные максимумы при падении монохроматического света на дифракционную решётку, уменьшаются с увеличением периода решётки (при прочих равных условиях).

5) При вылете одной альфа-частицы из ядра его зарядовое число уменьшается на 4.

1) Неверно. Момент силы равен произведению силы на расстояние от точки опоры до линии действия силы, поэтому зависит от точки приложения.

2) Верно. Уравнение Клапейрона-Менделеева хорошо описывает состояние идеального газа. Реальные газы могут считаться идеальными при условии, если будут достаточно разреженными.

3) Неверно. Мощность источника тока равна т. е. зависит от силы тока, протекающего через источник.

4) Верно. Из условия наблюдения дифракционного максимума откуда следует, что при увеличении периода дифракционной решетки d при прочих равных условиях синус угла дифракции, а, следовательно, и угол дифракции уменьшается.

5) Неверно. Альфа-частица является ядром атома гелия, у которого заряд равен +2. Поэтому при вылете альфа-частицы зарядовое число уменьшается на 2.

Тип 20 № 29813

1) Момент силы относительно некоторой оси вращения твёрдого тела зависит от модуля и от направления силы, а также от точки её приложения к этому телу.

2) Уравнение Менделеева-Клапейрона хорошо описывает поведение газов при любых температурах и давлениях.

3) КПД батареи с заданными ЭДС и внутренним сопротивлением не зависит от силы тока, протекающего через эту батарею.

4) Углы, под которыми наблюдаются главные максимумы при падении монохроматического света на дифракционную решётку, увеличиваются с возрастанием периода решётки (при прочих равных условиях).

5) При вылете одной альфа-частицы из ядра его зарядовое число уменьшается на 2.

1) Верно. Момент силы равен произведению силы на расстояние о точки опоры до линии действия силы, поэтому зависит от точки приложения, модуля силы. Знак момента зависит от направления силы.

2) Неверно. Уравнение Клапейрона-Менделеева хорошо описывает состояние идеального газа.

3) Неверно. КПД источника тока равна при этом сила тока зависит от внешнего сопротивления цепи. Следовательно, КПД батареи зависит от силы тока, протекающего через источник.

4) Неверно. Из условия наблюдения дифракционного максимума откуда следует, что при увеличении периода дифракционной решетки d при прочих равных условиях синус угла дифракции, а, следовательно, и угол дифракции уменьшается.

5) Верно. Альфа-частица является ядром атома гелия, у которого заряд равен +2. Поэтому при вылете альфа-частицы зарядовое число уменьшается на 2.

Аналоги к заданию № 29782: 29813 Все

Задания Д9 B15 № 3466

Дифракционная решетка освещается монохроматическим зеленым светом. При освещении решетки монохроматическим красным светом картина дифракционного спектра

Условие дифракционных максимумов дифракционной решетки имеет вид где d — шаг решётки, а — направление на k-й максимум. Красный свет имеет большую длину волны, чем зеленый свет, следовательно, дифракционная картина расширится (угол, под которым наблюдается k-й максимум становится больше).

Задания Д9 B15 № 4494

Монохроматический луч света падает по нормали на находящуюся в вакууме стеклянную призму с показателем преломления С какой скоростью распространяется свет по выходе из призмы? Скорость света от неподвижного источника в вакууме равна c.

Показатель преломления показывает во сколько раз уменьшается фазовая скорость света в среде по сравнению со скоростью света в вакууме. После выхода из призмы свет снова окажется в вакууме, поэтому его скорость снова станет равна c.

Задания Д9 B15 № 6821

На горизонтальной тёмной плоскости лежит стеклянный клин (показатель преломления стекла 1,5). На его вертикальную грань AB падает узкий пучок монохроматического зелёного света (см. рис., вид сверху). За клином установлен вертикальный экран, параллельный грани AB клина. Какое физическое явление можно при этом наблюдать?

1) преломление света на грани BC

2) на экране за клином можно наблюдать дифракционную картину

3) на экране за клином можно наблюдать дисперсионные полосы

4) явление полного внутреннего отражения от грани BC

Ясно, что дифракционную и дисперсионную картины в данном опыте пронаблюдать нельзя. Будет наблюдаться преломление света или полное внутреннее отражение. Найдём синус угла полного внутреннего отражения для света в стекле: где n — показатель преломления стекла, значит, следовательно, То есть, если угол падения больше 42°, будет наблюдаться полное внутреннее отражение. Заметим, что на первой грани луч света не преломится, а угол падения на вторую грань равен 30°. Следовательно, будет наблюдаться преломление света на грани BC.

Требуется ли в этих задачах рассматривать ход преломившегося внутри призмы луча? (Не создаст ли второй луч, вернувшийся к поверхности BC после двух отражений от других поверхностей призмы, дифракционную картину с первым преломившимся лучом).

Не требуется. Для наблюдения дифракции должны присутствовать объекты с размерами сопоставимыми с длиной волны света.

". а угол падения на вторую грань равен 30°"

почему 30 а не 60

ведь на первой грани луч не преломится

Угол падения — угол между нормалью к поверхности и лучом, падающим на эту поверхность.

Добрый день! В решении задачи №4424 практически при таких же условиях, как и в данной задаче, авторы утверждают, что на экране за клином можно наблюдать дисперсию? А здесь явление дисперсии исключается сразу без пояснения физической составляющей. Если рассмотреть вопрос с точки зрения физической теории, то получается следующее. Из геометрической оптики известно, что призма с малым преломляющим углом отклоняет луч света, падающий на нее в воздухе, на угол, равный j = (n - 1)q , где n - показатель преломления стекла, q – угол клина при вершине, а j – угол отклонения луча, вышедшего из клина. Поскольку этот угол зависит от показателя преломления n, то при прохождении светового пучка через данный клин будет наблюдаться дисперсия света! Это связано с тем, что белый свет состоит из электромагнитных волн с разной длиной волны (в зависимости от цвета), а n=c:v. Для разных цветов показатель преломления n будет свой. Явление зависимости скорости света от длины волны и есть дисперсия света.

В задаче № 4424 на призму падает белый свет, а в этой — монохроматический.

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.

Задания Д11 B20 № 4353

Атом массой m испустил фотон с частотой Этот фотон имеет энергию

Энергия фотона определяется только его частотой и равна: Таким образом, верно утверждение 4.

Задания Д11 B20 № 2205

В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,5 эВ и стали освещать ее светом с частотой Затем частоту падающей на пластину световой волны увеличили в 2 раза, оставив неизменной интенсивность светового пучка. В результате этого максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

1) не изменилась, т. к. фотоэлектронов не будет

2) увеличилась более чем в 2 раза

3) увеличилась в 2 раза

4) увеличилась менее чем в 2 раза

Поскольку частота света, использовавшегося в первом опыте превосходит эту величину, заключаем, что фотоэффект в первом эксперименте действительно наблюдался. При этом максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов была отлична от нуля. При увеличении частоты света в 2 раза, энергия фотонов также возрастает в 2 раза. Следовательно, имеем Таким образом, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась более чем в 2 раза.

объясните, пожалуйста, зачем работу А в числителе умножать на 1,6 10^-19..

В условии работа выхода дана в эВ, нужно эВ перевести в систему СИ, коэффициент перевода можно найти в разделе СПРАВОЧНИК

Задания Д11 B20 № 2231

При освещении металлической пластины монохроматическим светом с частотой происходит фотоэлектрический эффект. Максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов равна 2 эВ. При освещении этой пластины монохроматическим светом с частотой значение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов будет

3) больше 2 эВ, но меньше 4 эВ

Задания Д11 B20 № 2232

При освещении металлической пластины монохроматическим светом с частотой происходит фотоэлектрический эффект, максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов равна 2 эВ. Каким будет значение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с частотой если фотоэффект происходит?

3) больше 1 эВ, но меньше 2 эВ

В решении ответом является номер 1, но на проверке - номер 4.

В решении получился ответ — это 4-й вариант.

Тип 19 № 25037

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только красный свет, а во второй — пропускающий только зелёный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменяются модуль запирающего напряжения и максимальная скорость фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

3) не изменяется

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта E = A_вых + E_k, причем энергия фотона равна E = hυ, , а максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов В опытах металл не менялся, следовательно, работа выхода оставалась неизменной. Светофильтры пропускают свет только одной длины волны. Частота красного света меньше частоты зеленого света. Поэтому фотоны красного света имеют меньшую энергию, а, значит, задерживающее напряжение и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при освещении красным светом меньше, чем при освещении зеленым светом. Таким образом, при замене красного светофильтра на зеленый, задерживающее напряжение и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивались.

Задания Д11 B20 № 2024

Поверхность металла освещают светом, длина волны которого меньше длины волны соответствующей красной границе фотоэффекта для данного вещества. При увеличении интенсивности света

1) фотоэффект не будет происходить при любой интенсивности света

2) будет увеличиваться количество фотоэлектронов

3) будет увеличиваться максимальная энергия фотоэлектронов

4) будет увеличиваться как максимальная энергия, так и количество фотоэлектронов

Поскольку поверхность металла освещают светом, длина волны которого меньше длины волны соответствующей красной границе фотоэффекта для данного вещества, у фотонов света достаточно энергии для того, чтобы выбить электроны с поверхности металла, а значит, наблюдается явление фотоэффекта. Увеличение интенсивности света не приводит к увеличению энергии фотонов, а только к увеличению их количества в световом пучке. Таким образом, согласно законам фотоэффекта, при увеличении интенсивности максимальная энергия фотоэлектронов не изменяется, а увеличивается только их количество.

Задания Д32 C3 № 9255

Частота красной границы фотоэффекта для калия равна 5,33 · 10 14 Гц. Если другой металл облучить светом с такой же длиной волны, то кинетическая энергия вылетевших электронов будет в 3 раза меньше работы выхода для этого вещества. Чему равна частота красной границы фотоэффекта для неизвестного металла?

Согласно уравнению фотоэффекта, энергия фотона, работа выхода и максимальная кинетическая энергия электрона связаны соотношением:

Красная граница фотоэффекта — это минимальная частота при которой ещё происходит фотоэффект и она зависит от работы выхода и не зависит от энергии налетающих фотонов

Запишем закон фотоэффекта для неизвестного металла:

Ответ: 4 · 10 14 Гц.

Тип 26 № 24376

На металлическую пластинку падает монохроматическая электромагнитная волна, выбивающая из неё электроны. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта, составляет 6 эВ, а энергия падающих фотонов в 3 раза больше работы выхода из металла. Чему равна работа выхода электронов из металла? Ответ дайте в электрон-вольтах.

Из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта E_ф = A_вых + E_k. Учитывая, что по условию энергия фотона в 3 раза больше работы выхода, получаем 2A_вых = E_k, откуда работа выхода в 2 раза меньше кинетической энергии электронов, т. е. равна 3 эВ.

Тип 19 № 26062

При освещении металлической пластины светом частотой наблюдается явление фотоэлектрического эффекта. Как изменятся работа выхода и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при увеличении частоты падающего на пластину света в 2 раза?

3) не изменилась.

Работа выхода

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона

Энергия фотона в световом пучке пропорциональна частоте света: А значит, увеличение частоты в 2 раза приведет к увеличению энергии фотона также в 2 раза (1). Работа выхода зависит только от свойств материала пластины, поэтому работа выхода никак не изменится (3).

Тип 12 № 9293

Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает с поверхности пластинки электрон, который попадает в электрическое поле с напряженностью 125 В/м. Найти расстояние, которое он пролетит прежде, чем разгонится до скорости, равной 1% от скорости света. Ответ выразите в сантиметрах и округлите до целого числа.

Так как энергия фотона соответствует красной границе фотоэффекта, то выбитый электрон будет обладать нулевой начальной кинетической энергией, а значит, нулевой скоростью. В поле на электрон будет действовать сила Кулона, и по второму закону Ньютона:

Далее можно найти расстояние, за которое электрон наберёт нужную скорость:

Тип 18 № 10293

Длина световой волны равна 620 нм. Какой энергией обладает фотон этой волны? Ответ выразите в электрон-вольтах и округлите до целого числа.

Энергия фотона связана с его длиной волны как

Аналоги к заданию № 10229: 10293 Все

Задания Д16 B27 № 3273

Для наблюдения фотоэффекта взяли металлическую пластину с работой выхода и освещали ее светом частотой Затем частоту света уменьшили в 2 раза и увеличили в 3 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате число фотоэлектронов, вылетающих из пластины за 1 с

1) уменьшилось до нуля

2) уменьшилось в 2 раза

3) увеличилось в 3 раза

4) не изменилось

Для металлической пластины с работой выхода красная граница фотоэффекта равна Поскольку в изначальном эксперименте пластину освещали светом с частотой, большей чем фотоэффект наблюдался. Проверим, наблюдался ли фотоэффект после описанных в условии задачи изменений. После уменьшения частоты света в 2 раза, она стала равна то есть по-прежнему была больше, чем Следовательно, фотоэлектроны продолжали вылетать с поверхности металла. Число фотоэлектронов, вылетающих с поверхности проводника в единицу времени не зависит от энергии фотонов, оно определяется только интенсивностью пучка света. При увеличении интенсивности в 3 раза, число фотоэлектронов увеличивается в 3 раза.

Задания Д11 B20 № 5405

В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,5 эВ и стали освещать её светом частотой Гц. Затем интенсивность падающей на пластину световой волны уменьшили в 2 раза, оставив неизменной её частоту. При этом максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

1) сохранила своё первоначальное положительное значение

2) уменьшилась более чем в 2 раза

3) не определена, так как фотоэлектронов не будет

4) уменьшилась в 2 раза

Согласно уравнению фотоэффекта, энергия фотона, работа выхода и максимальная кинетическая энергия электрона связаны соотношением: Сравним работу выхода и энергию падающего света:

В первом случае энергии падающего света не хватит, чтобы фотоэффект начался.

Интенсивность света никак не влияет на кинетическую энергию фотоэлектронов, влияет только на силу фототока. Во втором случае фотоэффекта также не будет.

Задания Д11 B20 № 5440

В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,5 эВ и стали освещать её светом частотой Гц. Затем интенсивность падающего на пластину света уменьшили в 2 раза, оставив неизменной частоту. В результате этого максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

1) не изменилась

2) не определена, так как фотоэлектронов не будет

3) уменьшилась более чем в 2 раза

Тип 20 № 28047

1) При торможении шайбы при ее движении по горизонтальной поверхности работа силы тяжести, действующей на шайбу, равна нулю.

2) Процесс диффузии может наблюдаться только в газах и жидкостях

3) При коротком замыкании внешней цепи идеальный амперметр, включенный в цепь, показывает силу тока, равную нулю.

4) В замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через ограниченную им площадку возникает индукционный ток.

5) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона больше энергии кванта света, выбившего его с поверхности фотокатода, на величину работы выхода.

1) Верно. Так как сила тяжести перпендикулярна направлению перемещения шайбы, то работа этой силы равна нулю.

2) Неверно. Процесс диффузии может происходить как в газах и в жидкостях, так и в твердых телах.

3) Неверно. При коротком замыкании сила тока равна и значительно возрастает.

4) Верно. Вследствие явления электромагнитной индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через ограниченную им площадку возникает индукционный ток.

5) Неверно. Энергия фотона идет на работу выхода электронов с поверхности металла и на приобретение фотоэлектронами кинетической энергии. Вследствие этого Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона меньше энергии кванта света, выбившего его с поверхности фотокатода, на величину работы выхода.

Урок 22. Фотоэффект

Читайте также: