На металлическую пластинку падает электромагнитное излучение выбивающее

Обновлено: 05.07.2024

Тип 26 № 29062

В некоторых опытах по изучению фотоэффекта одну и ту же пластину освещают при различных частотах падающего света , пропорциональных частоте красной границы фотоэффекта

В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов.

Какое значение максимальной энергии выбитых электронов должно быть на месте прочерка?

Применим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

причем Тогда для каждого опыта данное уравнение будет иметь вид:

Решая данную систему уравнений, получаем

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 18 № 2302

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

Задания Д32 C3 № 3041

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

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Энергия ускоренных электронов:

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

А у вас Aвых. = e*dU!

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

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

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

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

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

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

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.

Помогите с задачей пожалуйста, никак не пойму Чему равна работа выхода из материала катода, если при излучении фотона частотой 5·1014 Гц электрон, вылетевший из катода, имеет энергию 1, 3·10 - 19 Дж?

Помогите с задачей пожалуйста, никак не пойму Чему равна работа выхода из материала катода, если при излучении фотона частотой 5·1014 Гц электрон, вылетевший из катода, имеет энергию 1, 3·10 - 19 Дж.

A = h * v - Ek = 6, 63 * 10 ^ - 34 * 5 * 10 ^ 14 - 1, 3 * 10 ^ - 19 = 2 * 10 - 19 Дж.

Тормозное рентгеновское излучение возникает в результате торможения электрона на катоде или аноде?

Чему равна энергия фотона с частотой излучения 2 * 10 ^ 17?

При какой частоте света, падающего на катод, появится фототок при напряжении 2В, если работа выхода электронов равна 1, 8эВ?

При какой частоте света, падающего на катод, появится фототок при напряжении 2В, если работа выхода электронов равна 1, 8эВ.

На металлическую пластинку падает электромагнитное излучение выбивающие электроны из пластины работа выхода электронов равна 6эв а максимальная кинетическая энергия электронов вылетевшие из пластинки ?

На металлическую пластинку падает электромагнитное излучение выбивающие электроны из пластины работа выхода электронов равна 6эв а максимальная кинетическая энергия электронов вылетевшие из пластинки в результате фотоэффекта в 2 раза меньше работы выхода чему равна энергия фотонов падающего излучения.

Минимальная частота света, вырывает электроны с поверхности катода, равна 5 * 10 ^ 14 Гц?

Минимальная частота света, вырывает электроны с поверхности катода, равна 5 * 10 ^ 14 Гц.

Какова длина волны действующего на катод излучения, если удерживающее напряжение равно 2В.

Задача по физике на пластину из никеля попадает электромагнитное излучение энергия фотонов которого равна 8 эв?

Задача по физике 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 3 эв.

Какова работа выхода электронов из никеля.

На пластинку из никеля падает электромагнитное излучение энергия фотонов которого равна 8эВ?

На пластинку из никеля падает электромагнитное излучение энергия фотонов которого равна 8эВ.

Какова работа выхода электронов из никеля?

1. При фотоэффекте с увеличением частоты падающего излучения ток насыщения А) увеличивается Б) уменьшается В) не изменяется 2?

1. При фотоэффекте с увеличением частоты падающего излучения ток насыщения А) увеличивается Б) уменьшается В) не изменяется 2.

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

Фотоны с энергией Е = 2, 7 эВ вырывают электроны из металлической трубки работой выхода А = 1, 5 эВ?

Фотоны с энергией Е = 2, 7 эВ вырывают электроны из металлической трубки работой выхода А = 1, 5 эВ.

Максимальная скорость вылетевшего электрона равна?

В таблице представлены результаты измерений фототока в зависимости от разности потенциалов между анодом и катодом на установке по изучению фотоэффекта?

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.

Фото катод освещается монохроматическим светом с энергией фотонов 4, 8 эВ.

Чему равна работа выхода фотоэлектронов с поверхности фото катода?

Вопрос Помогите с задачей пожалуйста, никак не пойму Чему равна работа выхода из материала катода, если при излучении фотона частотой 5·1014 Гц электрон, вылетевший из катода, имеет энергию 1, 3·10 - 19 Дж?, расположенный на этой странице сайта, относится к категории Физика и соответствует программе для 10 - 11 классов. Если ответ не удовлетворяет в полной мере, найдите с помощью автоматического поиска похожие вопросы, из этой же категории, или сформулируйте вопрос по-своему. Для этого ключевые фразы введите в строку поиска, нажав на кнопку, расположенную вверху страницы. Воспользуйтесь также подсказками посетителей, оставившими комментарии под вопросом.

Энергия фотонов высчитывается по формуле :

К. Ek = Aвых / 2 , то

hv = Aвых + Aвых / 2 = 6 + 3 = 9эВ

hv - энергия фотонов.

Фотоны с энергией Е = 4, 2 Эв вырывают электроны из металлической пластины при этом максимальная кинетическая энергия вылетевшего электрона равна 6, 4 * 10 ^ - 20?

Фотоны с энергией Е = 4, 2 Эв вырывают электроны из металлической пластины при этом максимальная кинетическая энергия вылетевшего электрона равна 6, 4 * 10 ^ - 20.

Работа выхода электрона равна 1)3, 5эВ 2)3, 6эВ 3)3, 8Эв 4)4эВ С подробным решением пожалуйста!

При какой минимальной энергии квантов падающих на цинковую пластинку пройзойдет фотоэффект?

Работа выхода электронов для цинка 4, 2эВ решите плииз) отмечу как лучшее решение потом).

На поверхность цезия падает излучение с частотой v = 8, 5 * 10 ^ 14Гц?

На поверхность цезия падает излучение с частотой v = 8, 5 * 10 ^ 14Гц.

Вылетающие в результате фотоэффекта электроны, вылетающие в результате фотоэффекта электроны имеют кинетическую энергию Wк = 3 * 10 ^ - 19Дж.

Какова работа выхода ?

Поток фотонов с энергией 10 еВ выбивает из металла фотоэлектроны?

Поток фотонов с энергией 10 еВ выбивает из металла фотоэлектроны.

Какого максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, если работа выхода электронов с поверхности данного металла равна 6 эВ ?

Работа выхода электронов из серебра равна 4?

Работа выхода электронов из серебра равна 4.

3эв. при какой наименьшей частоте излучения падающего на поверхность серебра будет наблюдаться фотоэффект?

Работа выхода электронов из металла 2, 8 эВ, а их кинетическая энергия при фотоэффекте 5, 2 эВ?

Работа выхода электронов из металла 2, 8 эВ, а их кинетическая энергия при фотоэффекте 5, 2 эВ.

Найдите энергию падающих фотонов.

Поток фотонов с энергией 15 эВ выбивает из металла электроны , максимальная кинетическая энергия которых равна 8 эВ ?

Поток фотонов с энергией 15 эВ выбивает из металла электроны , максимальная кинетическая энергия которых равна 8 эВ .

Какова работа выхода с поверхности данного металла?

Если вам необходимо получить ответ на вопрос На металлическую пластинку падает электромагнитное излучение выбивающие электроны из пластины работа выхода электронов равна 6эв а максимальная кинетическая энергия электронов вылетевшие из пластинки ?, относящийся к уровню подготовки учащихся 10 - 11 классов, вы открыли нужную страницу. В категории Физика вы также найдете ответы на похожие вопросы по интересующей теме, с помощью автоматического «умного» поиска. Если после ознакомления со всеми вариантами ответа у вас остались сомнения, или полученная информация не полностью освещает тематику, создайте свой вопрос с помощью кнопки, которая находится вверху страницы, или обсудите вопрос с посетителями этой страницы.

Помогите решить, пожалуйста, с объяснением Фотоны с энергией 2, 1 эВ (1 эВ = 1, 610–19 Дж) вызывают фотоэффект с поверхности цезия, для которого работа выхода равна 1, 9 эВ?

Помогите решить, пожалуйста, с объяснением Фотоны с энергией 2, 1 эВ (1 эВ = 1, 610–19 Дж) вызывают фотоэффект с поверхности цезия, для которого работа выхода равна 1, 9 эВ.

Чтобы максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась в 2 раза, нужно увеличить энергию фотона на : 1) 0, 1 эВ ; 2) 0, 2 эВ ; 3) 0, 3 эВ ; 4) 0, 4 эВ.

Решение во вложении :

Поток фотонов выбивает из металла с работой выхода 5 эВ фотоэлектроны?

Поток фотонов выбивает из металла с работой выхода 5 эВ фотоэлектроны.

Энергия фотонов в 1, 5 раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов.

Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов?

• 1)30 эВ • 2)15 эВ • 3)10 эВ • 4)5 эВ.

Работа выхода для материала пластины равно 4эВ?

Работа выхода для материала пластины равно 4эВ.

Пластина освещается монохраматическим светом.

Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 2, 5эВ?

Чему равна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов вырываемых из металла под действием фотонов 8 * 10в - 19ДЖ, если работа выхода2 * 10в - 19ДЖ?

Чему равна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов вырываемых из металла под действием фотонов 8 * 10в - 19ДЖ, если работа выхода2 * 10в - 19ДЖ.

На поверхность металла падают фотоны с энергией 3, 5 эВ?

На поверхность металла падают фотоны с энергией 3, 5 эВ.

Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов , если работа выхода из металла равна 1, 5 эВ?

Определите максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов, вырванных с поверхности цинка фотонами, энергия которых равна 6, 3 эВ?

Определите максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов, вырванных с поверхности цинка фотонами, энергия которых равна 6, 3 эВ.

Работа выхода электронов с поверхности цинка 4, 2 эВ.

На этой странице находится вопрос Помогите решить, пожалуйста, с объяснением Фотоны с энергией 2, 1 эВ (1 эВ = 1, 610–19 Дж) вызывают фотоэффект с поверхности цезия, для которого работа выхода равна 1, 9 эВ?, относящийся к категории Физика. По уровню сложности данный вопрос соответствует знаниям учащихся 10 - 11 классов. Здесь вы найдете правильный ответ, сможете обсудить и сверить свой вариант ответа с мнениями пользователями сайта. С помощью автоматического поиска на этой же странице можно найти похожие вопросы и ответы на них в категории Физика. Если ответы вызывают сомнение, сформулируйте вопрос иначе. Для этого нажмите кнопку вверху.

Читайте также: