Определите красную границу фотоэффекта для металла с работой выхода 3 эв
Обновлено: 20.09.2024
1. Найти красную границу фотоэффекта для калия, если работа выхода равна 0,35·10 Дж?
2. Какую максимальную кинетическую энергию имеют электроны, вырванные из оксида бария, при облучении светом с частотой 10 Гц? Работа выхода электронов оксида бария равна 0,16·10 Дж.
3. Что такое радиоактивность?
4. Под действием какой силы α- и β-излучения отклоняются в магнитном поле? Что такое γ – излучение? Чем оно отличается от рентгеновского излучения?
5. Изменяется ли химическая природа элемента при испускании γ-лучей его ядрами?
6. Какое из трех α-, β- и γ-излучений не откланяется магнитным и электрическим полями?
7. Что произойдет с изотопом урана – 237 при β- распаде? Как изменяется массовое число нового элемента? Влево или вправо в таблице Менделеева происходит сдвиг? Записать реакцию.
8. Записать реакцию непосредственного превращения актиния-227 во франций-223; α- или β-распад имеет здесь место?
Во что превращается после α-распада и двух β-распадов?
9. Каков состав ядер натрия, фтора и менделевия?
10. Что можно сказать о количестве нейтронов в ядрах с возрастанием их порядкового номера?
Самостоятельная работа
Вариант 1
1. Определить красную границу фотоэффекта (в нм) для металла с работой выхода 4,3 эВ.
2. Найти максимальную скорость фотоэлектронов при освещении металла с работой выхода 4 эВ ультрафиолетовым излучением с частотой 1,2· 10 15 Гц. Масса электрона 9,1·10 -31 кг, а 1эВ =1,6·10 -19 Дж.
3. Определите импульс фотона, обладающего энергией 4,2·10 -19 Дж.
4. При переходе атомов ртути из первого возбужденного в основное состояние излучаются фотоны с энергией 4,9 эВ. Какую длину волны имеет эта линия спектра?
5. Найдите работу выхода электронов с поверхности некоторого материала, если при его облучении желтым светом длиной волны 590 нм скорость выбитых электронов равна 3·10 5 м/с. Масса электрона равна 9,1·10 -31 кг.
6. Определите длину волны излучения, если импульс фотона 1·10 -27 кг·м/с.
7. 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?
8. При падении на фотокатод света частотой 4· 10 15 Гц максимально возможная скорость фотоэлектронов 2·10 6 м/с. Определите частоту, соответствующую красной границе фотоэффекта. Масса электрона равна9,1·10 -31 кг.
9. Какой энергией обладает фотон красного света с длиной волны 750 нм?
Вариант 2
1. Работа выхода электрона из металла равна 3·10 -19 Дж. Найти максимальную длину волны излучения, которым могут выбиваться электроны.
2. Какова максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих с поверхности цезия под действием света с частотой 6· 10 14 Гц, если красная граница фотоэффекта для цезия соответствует 620 нм? Масса электрона равна 9,1·10 -31 кг.
3. Какова масса фотона с длиной волны в 450 нм?
4. Найти длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5·10 -20 Дж, а работа выхода электронов из металла равна 0, 75·10 -20 Дж.
5. Поток фотонов с энергией 12 эВ выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза меньше работы выхода. Определите работу выхода для данного металла.
6. Во сколько раз энергия фотона с частотой 9·10 21 Гц больше энергии фотона с длиной волны излучения 4· 10 -10 м?
7. Определить красную границу (λкр) фотоэффекта для металла, если при облучении его светом с длиной волны 450 нм максимальная кинетическая энергия электронов равна 3,5·10 -19 Дж.
8. Красная граница фотоэффекта для цезия равна 660нм. Найти скорость фотоэлектронов, выбитых при облучении цезия светом с длиной волны 400нм. Масса электрона равна 9,1·10 -31 кг.
9. Какой энергией обладает свет с частотой 5,1· 10 14 Гц?
Контрольные вопросы
1. Что такое внешний фотоэффект?
2. Что такое внутренний фотоэффект?
3. Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта.
4. Какое излучение обладает наибольшей проникающей способностью? Наименьшей?
5. Какие последствия возникнут в организме человека после разных доз облучения?
6. Какими способами могут повреждаться клетки живого организма ионизирующим излучением?
7. Какими приборами можно определить ионизирующее излучение?
Практическое занятие№15.
Решение задач по теме 4.3 «Энергия связи атомного ядра.».
Цель: уметь вычислять энергию связи атомного ядра, энергетический выход ядерных реакций.
Место проведения: учебная аудитория.
Средства обучения:
методические рекомендации к практическим работам.
Виды самостоятельной работы:
Решение тренировочных заданий, ответы на вопросы с использованием книги.
Краткая теория
Ядро состоит из нуклонов:
протонов (p или 1 1 Н ) и
Любой элемент таблицы Менделеева можно представить: Z A X
Z - это
порядковый номер элемента в таблице Менделеева;
число протонов в ядре (заряд ядра атома равен произведению элементарного электрического заряда е на его порядковый номер Z: q=eZ;
число электронов в атоме (атом в целом электрически нейтрален)
A - это
массовое число (в таблице Менделеева);
общее число нуклонов в ядре: A = Z + N, где N -- число нейтронов в ядре
Ядерные реакции - превращения одних атомных ядер в другие при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.
Радиоактивность- способность атомных ядер некоторых элементов спонтанно распадаться, превращаясь в ядра другого элемента.
Закон сохранения зарядового числа (закон сохранения заряда): сумма нижних индексов частиц, вступивших в ядерную реакцию, равна сумме нижних индексов частиц, полученных в результате реакции.
Закон сохранения массового числа (закон сохранения массы): сумма верхних индексов частиц, вступивших в реакцию, равна сумме верхних индексов частиц, полученных в результате реакции.
Дефект массы ядра
m = Zmp + (A - Z)mn - mя
Примеры решения задач
Задача 1. Определите красноволновую границу фотоэффекта для натрия, если работа выхода электрона из фотокатода А=2,3 эВ.
Задача 2. Работа выхода электронов из пластины Авых=6,3 эВ. Определить, произойдет ли внешний фотоэффект, если на пластину падает свет с частотой ν1=8·10 14 Гц, ν2=3·10 16 Гц.
| Дано: | СИ: | Решение: |
| Авых=6,3 эВ | 1·10 -18 Дж | Внешний фотоэлектрический эффект |
| ν1=8·10 14 Гц | произойдет в том случае, если ν>νкр. | |
| ν2=3·10 16 Гц | Уравнение для красной границы фотоэффекта | |
| Найти: | hνкр=Авых (1) | |
| νкр-? | Из (1) определяем νкр=Авых/h. | |
| Вычисления дают νкр=1,5·10 15 Гц | ||
| При этой частоте фотоэффекта не произойдет. | ||
| Во втором случае вычисления покажут, что фотоэффект произойдет. |
Задача 3. При облучении фотоэлемента светом с частотой 1,6·10 15 Гц фототок прекращается при задерживающем напряжении U=4,1 В. Определить А- работу выхода электрона с поверхности фотокатода, λ- красную границу фотоэффекта.
| Дано: | Решение: |
| ν=1,6·10 15 Гц | Электрон может пролететь через тормозящее поле, разность потенциалов которого U, если |
| U=4,1В | eU ≤ (1) |
| h=6,63·10 -34 Дж·с | Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в данном случае имеет вид: |
| е=1,6·10 -19 Кл | е·U=Авых +еU (2), откуда А=hv-еU (3) |
| Найти: | =Авых, откуда λ= |
| Авых-? | A=6,63·10 -34 ·1,6·10 15 -1,6·10 -19 ·4,1=4·10 -19 Дж |
| λкр-? | λ= 5·10 -7 м. |
| Ответ: | А=4·10 -19 Дж, λ=5·10 -7 м. |
Задание 2. Решите количественные задачи.
Задача 1. Длина волны света λ, частота ν, масса фотона mf, импульс Pf, энергия Ef. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| λ, нм | ? | ? | 600 | ? | ? | ? | ? | 10 | ? | ? |
| ν, Гц | ? | 5·10 14 | ? | ? | ? | ? | 10 17 | ? | ? | ? |
| mf | mе | ? | ? | ? | ? | mр | ? | ? | ? | ? |
| Pf, | ? | ? | ? | ? | 1,2·10 -27 | ? | ? | ? | ? | 2·10 -30 |
| Ef, Дж | ? | ? | ? | 6,4·10 -19 | ? | ? | ? | ? | 1,5·10 -20 | ? |
Задача 2. Работа выхода электронов с поверхности металла равна Ав. Металл облучается светом с длиной волны λ и частотой ν. Скорость электронов выбитых с поверхности металла . Красная граница λк. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Ав, эВ | 4,3 | ? | 2,2 | ? | ? | ? | 4,4 | ? | 4 | 3,8 |
| λ , нм | 200 | ? | ? | 250 | ? | 200 | ? | ? | 280 | ? |
| ν , 10 15 Гц | ? | ? | ? | ? | 1,25 | ? | 1,5 | 0,6 | ? | 1 |
| , Мм/с | ? | 0,5 | 1 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| λк , нм | ? | 280 | ? | 309 | 326 | 288 | ? | 563 | ? | ? |
Задача 3. Задерживающая разность потенциалов в опыте по фотоэффекту равна Uз. Скорость фотоэлектронов , энергия - E. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Uз, В | 3 | ? | ? | 9 | ? | ? | 4 | ? | ? | 5 |
| , Мм/с | ? | 1,8 | ? | ? | 3 | ? | ? | 1,2 | ? | ? |
| E,10 -19 Дж | ? | ? | 6,4 | ? | ? | 10 | ? | ? | 3,2 | ? |
Задача 4. Работа выхода электронов с поверхности металла Ав, задерживающая разность потенциалов Uз, частота падающего света ν, масса фотонов mf. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Ав, эВ | 4 | ? | 4,4 | ? | 4,3 | 4 | ? | ? | 3,8 | ? |
| Uз, В | 3,2 | 4,5 | ? | 6 | ? | 5,3 | 2,8 | 4,4 | ? | 5 |
| ν,10 15 Гц | ? | ? | 1,5 | 2,4 | 2,17 | ? | ? | 2,1 | 1,75 | ? |
| mf,10 -35 кг | ? | 1,17 | ? | ? | ? | ? | 0,9 | ? | ? | 1,5 |
Задача 5. При торможении электронов, проходящих разность потенциалов Uобразуется рентгеновское излучение с частотой ν, и длиной волны λ. Определите значение величин, обозначенных «?».
Задания для аудиторной работы
Примеры решенных задач по физике на тему "Фотоэффект"
Ниже размещены условия задач и отсканированные решения. Если вам нужно решить задачу на эту тему, вы можете найти здесь похожее условие и решить свою по аналогии. Загрузка страницы может занять некоторое время в связи с большим количеством рисунков. Если Вам понадобится решение задач или онлайн помощь по физике- обращайтесь, будем рады помочь.
Явление фотоэффекта заключается в испускании веществом электронов под действием падающего света. Теория фотоэффекта разработана Эйнштейном и заключается в том, что поток света представляет собой поток отдельных квантов(фотонов) с энергией каждого фотона h n . При попадании фотонов на поверхность вещества часть из них передает свою энергию электронов. Если этой энергия больше работы выхода из вещества, электрон покидает металл. Уравнение эйнштейна для фотоэффекта: где — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
Длина волны красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 307 нм. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов – 1 эВ. Найти отношение работы выхода электрона к энергии падающего фотона.
Частота света красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 6*10 14 Гц, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов – 2В. Определить частоту падающего света и работу выхода электронов.
Работа выхода электрона из металла составляет 4,28эВ. Найти граничную длину волны фотоэффекта.
На медный шарик радает монохроматический свет с длиной волны 0,165 мкм. До какого потенциала зарядится шарик, если работа выхода электрона для меди 4,5 эВ?
Работа выхода электрона из калия составляет 2,2эВ, для серебра 4,7эВ. Найти граничные длину волны фотоэффекта.
Длина волны радающего света 0,165 мкм, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов 3В. Какова работа выхода электронов?
Красная граница фотоэффекта для цинка 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на цинк падает свет с длиной волны 200нм.
На металл с работой выхода 2,4эВ падает свет с длиной волны 200нм. Определить задерживающую разность потенциалов.
На металл падает свет с длиной волны 0,25 мкм, задерживающая разность потенциалов при этом 0,96В. Определить работу выхода электронов из металла.
При изменении длины волны падающего света максимальные скорости фотоэлектронов изменились в 3/4 раза. Первоначальная длина волны 600нм, красная граница фотоэффекта 700нм. Определить длину волны после изменения.
Работы выхода электронов для двух металлов отличаются в 2 раза, задерживающие разности потенциалов - на 3В. Определить работы выхода.
Максимальная скорость фотоэлектронов равно 2,8*10 8 м/с. Определить энергию фотона.
Энергии падающих на металл фотонов равны 1,27 МэВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.
Максимальная скорость фотоэлектронов равно 0,98с, где с - скорость света в вакууме. Найти длину волны падающего света.
Энергия фотона в пучке света, падающего на поверхность металла, равно 1,53 МэВ. Определить максимальную скорость фотоэлектронов.
На шарик из металла падает свет с длиной волны 0,4 мкм, при этом шапик заряжается до потенциала 2В. До какого потенциала зарядится шарик, если длина волны станет равной 0,3 мкм?
После изменения длины волны падающего света в 1,5 раза задерживающая разность потенциалов изменилась с 1,6В до 3В. Какова работа выхода?
Красная граница фотоэффекта 560нм, частота падающего света 7,3*10 14 Гц. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.
Красная граница фотоэффекта 2800 ангстрем, длина волны падающего света 1600 ангстрем. Найти работу выхода и максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона.
Задерживащая разность потенциалов 1,5В, работа выхода электронов 6,4*10 -19 Дж. Найти длину волны падающего света и красную границу фотоэффекта.
Работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ. Во сколько раз изменилась кинетическая энергия фотоэлектронов. если длина волны падающего света изменилась с 2,5*10 -7 м до 1,25*10 -7 м?
Найти максимальную скорость фотоэлектронов для видимого света с энергией фотона 8 эВ и гамма излучения с энергией 0,51 МэВ. Работа выхода электронов из металла 4,7 эВ.
Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 3,7 В. Работа выхода электронов равна 6,3 эВ. Какая работа выхода электронов у другого металла, если там фототок прекращается при разности потенциалов, большей на 2,3В.
Работа выхода электронов из металла 4,5 эВ, энергия падающих фотонов 4,9 эВ. Чему равен максимальный импульс фотоэлектронов?
Красная граница фотоэффекта 2900 ангстрем, максимальная скорость фотоэлектронов 10 8 м/с. Найти отношение работы выхода электронов к энергии палающих фотонов.
Длина волны падающего света 400нм, красная граница фотоэффекта равна 400нм. Чему равна максимальная скорость фотоэлектронов?
Длина волны падающего света 300нм, работа выхода электронов 3,74 эВ. Напряженность задерживающего электростатического поля 10 В/см.Какой максимальный путь фотоэлектронов при движении в направлении задерживающего поля?
Длина волны падающего света 100 нм, работа выхода электронов 5,30эВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.
При длине волны радающего света 491нм задерживающая разность потенциалов 0,71В. Какова работа выхода электронов? Какой стала длина волны света, если задерживающая разность потенциалов стала равной 1,43В?
Кинетическая энергия фотоэлектронов 2,0 эВ, красная граница фотоэффекта 3,0*10 14 Гц. Определить энергию фотонов.
Красная граница фотоэффекта 0,257 мкм, задерживающая разность потенциалов 1,5В. Найти длину волны падающего света.
Красная граница фотоэффекта 2850 ангстрем. Минимальное значение энергии фотона, при котором возможен фотоэффект?
Ниже вы можете посмотреть обучаюший видеоролик на тему фотоэффекта и его законов.
Читайте также: