Наблюдая фотоэффект поверхность металла освещают светом

Обновлено: 05.07.2024

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 Ав – работа выхода электронов;

h – постоянная Планка;

νmin - 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:

Наблюдая фотоэффект поверхность металла освещают светом

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 Eф = Aвых + Ek. Учитывая, что по условию энергия фотона в 3 раза больше работы выхода, получаем 2Aвых = Ek, 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 Ee 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. Подготовка к ЕГЭ

Нажмите, чтобы узнать подробности

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

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

Атомы испускают энергию согласно

отдельными порциями - квантами

E = h v

h = 6,63 ∙ 10 -34 Дж ∙ с

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

Эксперимент

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

Она быстро разряжается.

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

Свет вырывает электроны с поверхности пластины

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

Это явление было открыто немецким учёным Генрихом Герцем

– это вырывание электронов из вещества под действием света

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

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

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

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

Этот факт нельзя объяснить на основе волновой теории света.

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

Схема экспериментальной установки

Источник монохроматического света длины волны λ

Двойной ключ для изменения полярности

Электроизмерительные приборы для снятия вольтамперной характеристики

Потенциометр для регулирования напряжения

Источник напряжения U

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

Законы фотоэффекта

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

Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку.

Пока ничего удивительного нет:

чем больше энергия светового пучка, тем эффективнее его действие

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

По модулю задерживающего напряжения можно судить

Максимальное значение силы тока

называется током насыщения.

о скорости фотоэлектронов

и об их кинетической энергии

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

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

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

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

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

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

Теория фотоэффекта

А. Эйнштейн 1905 год

Свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями - квантами

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

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

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

Красная граница фотоэффекта

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

Минимальная частота света соответствует Е к = 0

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

Экспериментальное определение постоянной Планка

Как следует из уравнения Эйнштейна,

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

Это позволяет экспериментально определить значение постоянной Планка.

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

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

Часть 2

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

Задерживающее напряжение U , в

Частота света, v • 10 , Гц

Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна

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

Решение задачи № 1

hν 1 = А +

h ( v 2 – v 1 ) = е (Uз 2 – U з 1 )

hν 2 = А +

h =

= еU з

h = 5,7 · 10 -34 Дж·с

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

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

Насколько изменилась частота падающего света?

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

Обратите ВНИМАНИЕ

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

Решение задачи № 2

h v 1 = А +

v 2 – v 1 =

v 2 – v 1 = 2, 9 • 10 Гц

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

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

Какова длина волны  падающего света?

Решение задачи № 3 400 нм

Решение задачи № 3

400 нм

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

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

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

Решение задачи № 4

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

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

Ответ: 2,1 эВ

Решение задачи № 2 Ответ: 2,1 эВ

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

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

Определите длину волны  .

Решение задачи № 3 215 нм

Решение задачи № 3

215 нм

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

Задачи с развернутым ответом

Задача №1

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

Нажмите, чтобы узнать подробности

11 класс. Профильный уровень. Самостоятельная работа по теме "Фотон. Фотоэффект

m e =9,1∙10 -31 кг , q e =1,6·10 −19 Кл, h = 6,6·10 −34 Дж·с.

Металлическую пластинку облучают светом с длиной волны λ. Как изменятся максимальная скорость электронов, вылетающих с поверхности этой пластинки, и длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если уменьшить длину волны падающего излучения?

Максимальная скорость электронов

Красная граница фотоэффекта

Пластина, изготовленная из материала, для которого работа выхода равна 2 эВ, освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света в эВ, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,5 эВ?

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 в эВ

Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой ν. При этом задерживающая разность потенциалов равна U. После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на ∆ U =0,6 B . Каково изменение частоты падающего света?

На графике приведена зависимость фототока от приложенного обратного напряжения при освещении металлической пластины (фотокатода) электромагнитным излучением с энергией фотонов 4 эВ. Чему равна работа выхода из этого металла в эВ

Какую максимальную скорость получат электроны, вырванные из натрия излучением с длиной волны 600 нм, если работа выхода составляет 2·10 -19 Дж?

Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте следующие три величины: работа выхода электрона из металла, максимальная возможная скорость фотоэлектрона, его максимальная кинетическая энергия?

Максимальная скорость фотоэлектронов

Максимальная кинетическая энергия

В вакууме распространяются два параллельных пучка света. Свет первого пучка характеризуется длиной волны 300 нм, а свет второго пучка частотой 0,5∙10 15 Гц. Во сколько раз отличается масса фотона из первого пучка от массы фотона из второго пучка?

Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 290нм. Фотокатод облучают светом с длиной волны 220 нм. При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С. При длительном освещении катода светом с длиной волны λ = 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

Просмотр содержимого документа
«Вариант №2»

Самостоятельные работы по физике 11 класс профиль

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №18

ФОТОН. ФОТОЭФФЕКТ

m e =9,1∙10 -31 кг, q e =1,6·10 −19 Кл, h = 6,6·10 −34 Дж·с.

Металлическую пластинку облучают светом с длиной волны λ. Как изменятся запирающее напряжение и энергия падающего излучения, если увеличить длину волны падающего излучения?

Модуль запирающего напряжения

Энергия падающего излучения

На неподвижную пластину из никеля падает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого равна 8 эВ. При этом в результате фотоэффекта из пластины вылетают электроны с максимальной кинетической энергией 5 эВ. Какова работа выхода электронов из никеля в эВ

Поток фотонов выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых 10 эВ. Энергия фотонов в 3 раза больше работы выхода. Какова работа выхода в эВ

Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой ν. При этом задерживающая разность потенциалов равна U. Частота света увеличилась на ∆ν=2,5∙10 14 Гц. Каково изменение задерживающей разности потенциалов.

C освещаемого фотокатода с работой выхода 2,5 эВ, вылетают фотоэлектроны. На рисунке представлен график зависимости силы фототока от напряжения задерживающего поля. Определите энергию фотонов, налетающих на катод в эВ

Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λкр = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U =1,9 В. Определите длину волны λ.

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался красный светофильтр, а во второй — жёлтый. В каждом опыте измеряли запирающее напряжение.

Как изменяются длина световой волны, напряжение запирания и кинетическая энергия фотоэлектронов?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения.

3) не изменилась

Кинетическая энергия фотоэлектронов

Длина волны рентгеновского излучения равна 10 -10 м. Во сколько раз энергия одного фотона этого излучения превосходит энергию фотона видимого света длиной волны 400нм

В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластинка облучалась светом с длинами волн соответственно 350 нм и 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались υ1/υ2 в 2 раза. Какова работа выхода с поверхности металла?

Электрон, выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ излучением с длиной волны 300 нм, попадает в однородное магнитное поле с индукцией 10 -3 Тл. Вектор его скорости направлен перпендикулярно линиям индукции. С каким максимальным ускорением будет двигаться электрон в магнитном поле?

Просмотр содержимого документа
«Вариант №3»

Монохроматический свет с энергией фотонов Eф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Как изменятся модуль запирающего напряжения и длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов увеличится?

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

Металлическую пластину освещают светом с энергией фотонов 6,5 эВ. Работа выхода для металла пластины равна 2,5 эВ. Какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся фотоэлектронов в эВ

Поток фотонов выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых 10 эВ. Энергия фотонов в 3 раза больше работы выхода фотоэлектронов. Какова энергия фотонов в эВ

Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой ν. При этом задерживающая разность потенциалов равна U. После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на ∆ U =1,5В. Каково изменение частоты падающего света?

Работа выхода для некоторого металла равна 3 эВ. На пластинку из этого металла падает свет. На рисунке показана зависимость силы фототока от приложенного обратного напряжения. Какова энергия фотона светового излучения, падающего на эту пластинку в эВ

Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λкр = 450 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,4 В. Определите длину волны λ.

Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны 500 нм. Что произойдет с частотой падающего света, импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих электронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны 700 нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.

А) Частота падающего света

Б) Импульс фотонов

В) Кинетическая энергия вылетающих электронов

Один лазер излучает монохроматический свет с длиной волны 350нм, другой с длиной волны 700нм. Каково отношение импульсов фотонов р1/р2, излучаемых лазерами?

Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из металлической пластины светом с длиной волны λ = 3 ·10 -7 м, если красная граница фотоэффекта 540 нм?

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью 8 нФ. При длительном освещении катода светом с частотой 10 15 Гц фототок между электродами, возникший вначале, прекращается. Работа выхода электронов из кальция 4,42·10 -19 Дж. Какой заряд при этом оказывается на обкладке конденсатора, подключенной к освещаемому электроду

Читайте также: