При какой частоте v света падающего на поверхность металла с работой выхода а возможен фотоэффект

Обновлено: 10.05.2024

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.

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 А_вых=6,3 эВ. Определить, произойдет ли внешний фотоэффект, если на пластину падает свет с частотой ν₁=8·10 14 Гц, ν₂=3·10 16 Гц.

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

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

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

Задание 2. Решите количественные задачи.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Задачи на тему: «Световые волны. Световые кванты» 11 класс

А) заряжается положительно, Б) заряжается отрицательно, В) не заряжается.

3. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших при освещении поверхности металла, зависит от: А) интенсивности света, Б) работы выхода электрона,

В) частоты света, Г) работы выхода и частоты света.

4 . В результате фотоэффекта при освещении электрической дугой отрицательно заряженная металлическая пластина постепенно теряет свой заряд. Если на пути света поставить фильтр, задерживающий только инфракрасные лучи, то скорость потери электрического заряда пластиной:

А) увеличится . Б) уменьшится . В) не изменится.

5. График зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света имеет вид

6. На поверхность металла с работой выхода А падает свет с частотой v. Фотоэффект возможен в том случае, если

7. При фотоэффекте с увеличением интенсивности падающего светового потока ток насыщения

А) уменьшается . Б) увеличивается . В) не изменяется.

8. Меньшую энергию имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. Энергия фотонов при уменьшении длины световой волны в 2 раза: А) уменьшится в 2 раза . Б) уменьшится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза, Г) увеличится в 4 раза.

10. При увеличении длины световой волны в 3 раза импульс фотона: А) увеличится в 3 раза . Б) уменьшится в 3 раза, В) увеличится в 9 раз . Г) уменьшится в 9 раз.

11. Масса фотона связана с частотой соотношением ___.

12. Импульс фотона с длиной волны λ определяется по формуле ___.

13. Энергия фотона с длиной волны λ = 630 нм (красный свет) равна ___ Дж.

14. Работа выхода электрона из лития 3,84 • 10 - 19 Дж. При облучении светом с частотой 10 15 Гц максимальная энергия вырванных из лития электронов составит ___ Дж.

15. Крайнему красному лучу ( λ = 0,76 мкм) соответствует частота __ Гц.

16. На дифракционную решетку с периодом 2 • 10 - 6 м нормально падает монохроматическая волна света, при κ = 4 и sin φ = 1 длина волны будет равна ___ м.

Административная контрольная работа по теме:

«Световые волны. Световые кванты» 11 класс

ВЫБЕРИТЕ О Д ИН ПРАВИ Л ЬНЫЙ О Т ВЕТ

1. Под фотоэффектом понимают явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит: А) поглощение электронов . Б) вырывание электронов, В) поглощение атомов, Г) вырывание атомов.

2. На незаряженную, изолированную от других тел, металлическую пластину падают ультрафиолетовые лучи. При этом пластина: А) заряжается положительно, Б) заряжается отрицательно, В) не заряжается.

3. При увеличении светового потока увеличивается: А) число электронов, Б) скорость электронов, В) энергия электронов, Г) скорость и энергия электронов.

4. Первая из двух одинаковых металлических пластин имеет положительный электрический заряд, вторая пластина -отрицательный. При освещении электрической дугой быстрее разряжается: А) первая, Б) вторая . В) обе одинаково.

5. При фотоэффекте с увеличением частоты падающего излучения задерживающее напряжение: А) увеличивается, Б) уменьшается . В) не изменяется.

6. Работа выхода электронов с катода вакуумного фотоэле мента равна 2 эВ. При этом график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на катод фотонов имеет вид:

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

8. Большой импульс имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. При увеличении длины световой волны в 3 раза энергия фотона: А) уменьшится в 3 раза . Б) уменьшится в 9 раз, В) увеличится в 3 раза, Г) увеличится в 9 раз.

10. При увеличении интенсивности света в 4 раза количество электронов, вырываемых светом за 1 секунду: А) уменьшится в 2 раза . Б) увеличится в 2 раза,

В) увеличится в 4 раза . Г) уменьшится в 4 раза.

Решите задачи:

11. Импульс фотона с частотой определяется по формуле ____.

12. Масса фотона с длиной волны 0,7 • 10 - 6 м равна ___ кг.

13. Красная граница фотоэффекта для калия с работой выхода 3,52 • 10 - 19 Дж равна ___ м.

14. При освещении вольфрама с работой выхода 7,2 • 10 - 19 Дж светом с длиной волны 200 нм максимальная скорость вылетевшего электрона равна ___ м/с.

15. Голубому лучу ( λ = 0,5 мкм) соответствует частота ___Гц.

16. На дифракционную решетку с d = 1,2 • 10 - 3 см нормально падает монохроматическая волна света. При κ = 1 и sin φ = 0,043 длина волны будет равна ___ м.

Административная контрольная работа по теме: «Световые волны. Световые кванты» 11 класс

1. Под фотоэффектом понимают явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит: А) вырывание электронов . Б) поглощение электронов,

В) вырывание атомов . Г) поглощение атомов.

2. На незаряженную металлическую пластину падают рентгеновские лучи. При этом пластина: А) не заряжается, Б) заряжается отрицательно, В) заряжается положительно.

3. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших при освещении поверхности металла, зависит от: А) работы выхода электрона, Б) частоты света,

В) интенсивности света, Г) работы выхода и частоты света.

4. При увеличении длины световой волны масса фотонов

5. График зависимости кинетической энергии фотоэлектро нов от частоты света имеет вид:

6. На поверхность металла с работой выхода А падает свет с частотой v . Фотоэффект возможен в том случае, если

7. При фотоэффекте с увеличением интенсивности падаю щего светового потока энергия фотоэлектрона: А) уменьшается . Б) увеличивается . В) не изменяется.

8. Большую энергию имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. Энергия фотонов при уменьшении длины световой волны в 2 раза:

А) уменьшится в 2 раза . Б) уменьшится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза,

Г) увеличится в 4 раза.

10. При увеличении частоты колебаний в световой волне в 2 раза энергия фотонов

А) увеличится в 4 раза . Б) уменьшится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза .

Г) уменьшится в 2 раза.

11. Э н ергия фотона связана с частотой излучения v соотношен и ем ___.

12. Масса фотона связана с длиной волны λ соотношением

13. Энергия фотона с длиной волны λ == 440 нм (фиолетовый свет) равна ___ Дж.

14. Работа выхода электрона из калия 3,52 • 10 - 19 Дж. При облучении светом с частотой 10 15 Гц максимальная энергия, вырванных из калия электронов, составит ___ Дж.

14. Голубому лучу ( λ = 0,5 мкм) соответствует частота ___Гц.

15. На дифракционную решетку с d = 1,2 • 10 - 3 см нормально падает монохроматическая волна света. При κ = 1 и sin φ = 0,043 длина волны будет равна ___ м.

1. Под фотоэффектом понимают явление взаимодействия света с веществом, при котором происходит: А) поглощение электронов . Б) поглощение атомов,

В) вырывание электронов, Г) вырывание атомов.

2. На незаряженную, изолированную от других тел, металлическую пластину падают ультрафиолетовые лучи. При этом пластина:

А) не заряжается, Б) заряжается отрицательно, В) заряжается положительно.

3. При увеличении светового потока увеличивается: А) скорость электронов,

Б) энергия электронов, В) число электронов, Г) скорость и энергия электронов.

4. Первая из двух одинаковых металлических пластин имеет положительный электрический заряд, вторая пластина — отрицательный. При освещении электрической дугой быстрее разряжается: А) первая . Б) вторая . В) обе одинаково.

5. При фотоэффекте с увеличением частоты падающего излучения ток насыщения:

А) увеличивается . Б) уменьшается, В) не изменяется.

6. Работа выхода электронов с катода вакуумного фотоэлемента равна 2 эВ. При этом график зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на катод фотонов имеет вид

7. Красную границу фотоэффекта определяет:

А) площадь катода, Б) вещество (материал) катода, В) частота света.

8. Меньший импульс имеют фотоны: А) красного света . Б) фиолетового света.

9. При уменьшении частоты колебаний в световой волне в 3 раза энергия фотонов

А) уменьшится в 3 раза . Б) уменьшится в 9 раз,

В) увеличится в 3 раза, Г) увеличится в 9 раз.

10. При уменьшении интенсивности света в 4 раза количество электронов, вырываемых светом за 1 секунду: А) уменьшится в 4 раза . Б) увеличится в 4 раза, В) увеличится в 2 раза .

11. Импульс фотона с длиной волны λ определяется по формуле ___.

12. При частоте колебаний в световой волне 8,2 • 10 14 . Гц масса фотона равна ___ кг.

13. Красная граница фотоэффекта для цезия с работой выхода 3,2 • 10 - 19 Дж равна ___ м.

14. При освещении цинка с работой выхода 6,72 • 10 - . 19 Дж светом с длиной волны 200 нм максимальная скорость вылетевшего электрона равна ___ м/с.

15. Крайнему красному лучу ( λ = 0,76 мкм) соответствует частота __ Гц.

Физика «Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна» 11 класс

Учитель. Мы с вами знаем, что свет обладает двойственной природой. Свет – это электромагнитная волна. Свет-это поток частиц.

Назовите, пожалуйста, явления, которые являются доказательством волновой теории света, (волновая теория света объясняет явления интерференции, дифракции, дисперсии.)

Учитель . Сегодня мы познакомимся с явлением, которое служит доказательством корпускулярной теории света. Согласно теории Максвелла нагретое тело непрерывно теряя энергию вследствие излучения электромагнитных волн, должно охладиться до абсолютного нуля. Опыт показывает, что такого не происходит. Нагретое тело не расходует всю свою энергию на излучение электромагнитных волн. В поисках выхода немецкий физик Макс Планк предположил, что атом испускает электромагнитную энергию отдельными порциями- квантами. Энергия кванта (фотона)

h = 6, 63 x 10 -34 Дж∙с

h – постоянная Планка

Подтверждением гипотезы Планка и доказательством корпускулярной природы света является фотоэффект.

Тема урока: «Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна».

Предлагаю Вам дома ответить на вопросы:

Кто и когда открыл это явление?
Какие опыты были при этом проведены?

Учитель . Сегодня я предлагаю вам познакомиться с этим явлением и сформулировать его законы, а в конце урока проверим, как мы справились с этой задачей в форме теста.

Помогать нам будет СД «Открытая физика» и наш лаборант. Открываем в разделе «Квантовая физика» окно модуля «фотоэффект».

Учитель . Внимательно смотрим на экран и читаем вместе с диктором. Перед вами определение фотоэффекта.

Выделите, пожалуйста, ключевые слова, без которых определение теряет смысл (ключевые слова: вырывание электронов, света.)

Составьте, пожалуйста, несколько вопросов, которые помогают понять смысл определения и ответьте на них с помощью терминов определения.

И О и пути к нему «Квантовая физика» Фотоэффект

Мультимедиа компоненты Печатный текст Анимация

Варианты использования техники Компьютер-пректор

Что происходит при этом явлении? (Вырывание электронов света).
При каких условиях происходит вырывание электронов? (Вырывание электронов происходит под действием света).
Откуда вырываются электроны? (Электроны вырываются с поверхности вещества).

Учитель предлагает и сопровождает рассказ демонстрацией: «Давайте, исследуем явление фотоэффекта с помощью анимации на экспериментальной установке. Она состоит: из сосуда, в котором создан вакуум, кварцевого стекла, двух электродов (катода и анода), а также источника тока, реостата и измерительных приборов ( A и V ). В опыте мы можем изменять длину волны, интенсивность света и наблюдать за интенсивностью вылета электронов и за построением графика зависимости I ( U ).

Предлагаю вам обратить внимание на график и проанализировать его. Ответить на вопросы:

Что происходит с силой тока при увеличении напряжения? (Сначала сила тока увеличивается, а при определенном напряжении оно перестает изменяться остается постоянной)

Учитель . Это значит, что наступил момент, когда все электроны достигают анода и увеличение напряжения не влияет на его количество. Этот ток называется током насыщения.

Когда фототок будет равен нулю и что это значит? (Фототок равен нулю, когда напряжение отрицательно или равно нулю, т.к. электроны не долетают до второго электрода)

Учитель . Напряжение, при котором ток равен нулю называют запирающим напряжением и обозначают U _з . Энергия электрического поля между электродами

Е= е . U _з

Препятствует движению фотоэлектронов и по закону сохранения энергии равна кинетической энергии фотоэлектронов. Сделайте запись в тетради:

е – заряд электрона

m – масса электрона

V - скорость электрона

Учитель . Сейчас вы будете работать в группах. Задание у вас на столе, на них надо ответить в ходе обсуждения. Лидеру группы надо будет озвучить ответ для всех.

Как зависит количество электронов и сила фототока от интенсивности светового потока и длины волны?
Как зависит запирающее напряжение от интенсивности светового потока и длины волны?
При какой длине световой волны фотоэффект не происходит и почему?

Учитель . Внимание на экран.

Попробуем с вами с помощью компьютерных технологий провести эксперимент:

Изменяем длину волны от красного до фиолетового. Обратите внимание на количество электронов и на график. Проанализируйте увиденное.
Изменяем интенсивность света, оставляя постоянной длину волны.
Обратите внимание, при какой длине волны начинается фотоэффект.

Вам две минуты на обсуждение и формулировку выводов.

Начинаются отчеты групп.

Количество фотоэлектронов зависит от интенсивности света и не зависит от длины волны.
Запирающее напряжение не зависит от интенсивности света, а зависит от длины волны.
Вырывание электронов начинается с длины волны 623 нм.

Учитель благодарю группы и их лидеров, и прошу обратить внимание вновь на экран и сравнить свои выводы с законами А.Г.Столетова, который проделал первым этот эксперимент и сформулировал законы.

Мы сегодня вместе с вами с помощью компьютерных технологий узнали, что такое фотоэффект и изучили его законы.

Сейчас попробуем объяснить эти законы на основе квантовой теории света и законов сохранения энергии. Электрон с поверхности металла поглощает порцию света (фотон), энергия которого равна, например, 5 э В (1 эВ - это квантовая единица энергии равная 1,6 . 10 -19 Дж).

Вопросы учителя.

1. Что произойдет с этим электроном дальше? (Электрон вырывается с поверхности металла и летит к аноду)

2. Как вы думаете, легко ли металл отдает электроны? (Нет, надо совершить работу по вырыванию электрона и она будет зависеть от материала)

Вывод из беседы делается учителем или учениками (зависит от степени подготовки класса). Чтобы вырвать электрон надо совершить работу выхода А, например, в 3,2 эВ.

Вопросы учителя:

Выполняется ли закон сохранения энергии (Нет, поглощенная энергия больше чем энергия, израсходованная на работу выхода).
Как вы думаете, на что пойдут остатки энергии в количестве 1,8 эВ? (Электрон получит кинетическую энергию).

Данное уравнение называется уравнением фотоэффекта или уравнением Эйнштейна для фотоэффекта. Из уравнения видно, что электрон не всегда может получать кинетическую энергию, если энергии фотона хватает только на вырывание электрона. Минимальная частота, при которой происходит вырывание электронов, называется красной границей фотоэффекта. Она зависит от свойств металла и представлена в таблице «Работа выхода».

Итак, уравнение фотоэффекта, позволяет, зная частоту света, работу выхода и кинетическую энергию электронов, вычислить постоянную Планка. Ее значение совпадает со значением найденное Планком теоретически, что служит доказательством квантового характера излучения и поглощения света веществом.

Перед тем, как перейти к проверке понимания темы, учитель спрашивает учеников все ли в теме им понятно и что требуется еще разъяснить. Затем начинается тестирование.

Закрепление. Внимательно смотрим и слушаем обобщение по данной теме. (Высвечивается окно и идёт дикторский текст).

Вариант 1

1. Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если, не изменяя частоту, увеличить световой поток в 2 раза?

А. Уменьшится в 2 раза. Б. Увеличится больше чем в 2 раза. В. Не изменится. Г. Увеличится в 2 раза.

2. Как изменится фототок насыщения при увеличении частоты облучающего света и неизменном световом потоке?

А. Увеличится. Б. Не изменится. В. Уменьшится.

3. На рисунке 1 приведены графики зависимости запирающего напряжения от частоты света для двух разных материалов катода. Какой из материалов имеет большую работу выхода?

А. Материал II . Б. Материал I . В. Работа выхода у них равная.

4. Частота облучающего света увеличилась в 2 раза. Как изменилось запирающее напряжение фотоэлемента?

А. Уменьшилось в 2 раза. Б. Увеличилось в 2 раза. В, Увеличилось больше чем в 2 раза. Г. Не изменилось.

5. По какому из приведенных выражений можно определить красную границу фотоэффекта?

1. U зе = mv 2 /2. 2. h с/λ. 3. h λ = А + т v 2 /2.

1. А. 2. Б. 3. В.

6. Можно ли законы фотоэффекта объяснить на основе волновой теории света?

А. Можно. Б. Нельзя. В. Можно объяснить только существование красной границы фотоэффекта.

7. Незаряженную металлическую пластину освещают рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами. Каков результат опыта?

А. Таким способом зарядить пластину нельзя. Б. Пластина заряжается отрицательно. В. Пластина заряжается положительно.

8. Фотоны с энергией 4 эВ попадают на серебряную поверхность пластины. Работа выхода электронов серебра равна 4,3 эВ. Максимальная кинетическая энергия выбитых ими электронов равна:

А. 0,3 эВ. Б. 8,3 эВ. В. 0.

Вариант 2

1. Какие факторы определяют красную границу фотоэффекта?

1. Длина волны. 2. Вещество катода. 3. Вещество анода.

А. 1; 2. Б. 2. В. 1; 3.

2. Как изменится скорость вылетающих из вещества электронов, если частота облучающего света увеличится?

А. Не изменится. Б. Увеличится. В. Уменьшится.

3. От каких параметров зависит значение фототока насыщения?

1. От светового потока. 2. От частоты облучающего света. 3. От скорости вылетающих электронов.

4. Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны облучающего света?

А. Прямо пропорционально длине волны. Б. Обратно пропорционально длине волны. В. Не зависит.

5. "Длина волны облучающего света уменьшилась в 2 раза. Как изменилась работа выхода электронов?

А. Не изменилась. Б. Уменьшилась в 2 раза. В. Увеличилась в 2 раза.

6. Явление фотоэффекта можно объяснить:

А. Только волновой теорией света. Б. Волновой и квантовой теориями света. В, Только квантовой теорией света.

7. Если фотоны с энергией 6 эВ падают на поверхность вольфрамовой пластины, то максимальная кинетическая энергия выбитых ими электронов равна 1,5 эВ. Минимальная энергия фотонов, при которой возможен фотоэффект, для вольфрама равна:

А. 7,5 эВ. Б. 1,5 эВ. В. 4,5 эВ.

8. Как изменяется со временем разряд отрицательно заряженной цинковой пластины, если ее облучать ультрафиолетовыми лучами?

Решение задач по физике на тему "Фотоэффект" (11 класс)

1. Какой скоростью обладают электроны, вырванные из натрия светом, длина волны которого 66нм? Работа выхода электрона из натрия Дж. Из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта, энергия одного кванта света уходит на работу выхода и кинетическую энергию:

где - работа выхода (по условию Дж), - постоянная Планка ( Дж*с), – масса электрона ( кг), – его скорость.
Энергия фотона:

где - постоянная Планка ( Дж*с), c - скорость света ( м), - длинна волны (по условию 66 нм) Откуда:

2. В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода Дж и стали освещать ее светом частотой Гц. Как изменится работа выхода фотоэлектронов из металла и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов , вылетающих с поверхности металла, если увеличить интенсивность падающего света, не изменяя его частоту? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Увеличится, уменьшится, не изменится

Работа выхода - это работу, которую должна совершить частица, чтобы вылететь из пластинки. И она (работа) зависит только от материала пластины. Так как пластина не меняется от опыта к опыту, то и работа выхода остается неизменной.

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

где - постоянная Планка; - максимальная кинетическая энергия.

Из первой формулы видно, что максимальная кинетическая энергия зависит только от частоты света, следовательно, при увеличении интенсивности она не изменяется.

3. Скорость фотоэлектрона зависит от энергии фотона, вызывающего фотоэффект: если энергия фотона много меньше энергии покоя электрона то можно применять формулу (3), если же энергия фотона сравнима с , то вычисление необходимо вести по формуле (4).

1. Вычислим энергию покоя электрона:

2. Вычислим энергию фотона по формуле (2):

Энергия фотона много меньше энергии покоя электрона, поэтому

4. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов 5 В . Какова работа выхода А_вых , если максимальная энергия ускоренных электронов Е_е равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Энергия ускоренных электронов:

5 .Красная граница фотоэффекта для серебра 0,26 мкм. Определите работу выхода.

1.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.

2.Частота света красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 6*1014 Гц, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов – 2В. Определить частоту падающего света и работу выхода электронов.

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

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

6. Какая доля энергии фотона израсходована на работу вырывания фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта λ₀=307 нм и максимальная кинетическая энергия T_max фотоэлектрона равна 1 эВ?

7. На поверхность лития падает монохроматический свет (λ=310 нм). Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов U не менее 1,7 В. Определить работу выхода А.

8. Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, нужно приложить задерживающую разность потенциалов U₁=3,7 В. Если платиновую пластинку заменить другой пластинкой, то задерживающую разность потенциалов придется увеличить до 6 В. Определить работу А выхода электронов с поверхности этой пластинки.

9. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны λ=220 нм. Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов.

10. Определить длину волны λ ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность некоторого металла, при максимальной скорости фотоэлектронов, равной 10 Мм/с. Работой выхода электронов из металла пренебречь.

11. Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов, вылетающих из металла под действием γ-излучения с длиной волны λ=0,3 нм.

12. Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов, вылетающих из металла при облучении γ-фотонами с энергией ε=1,53 МэВ.

13. Максимальная скорость v_max фотоэлектронов, вылетающих из металла при облучении его γ-фотонами, равна 291 Мм/с. Определить энергию ε γ-фотонов.

Читайте также: