При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эв

Обновлено: 05.07.2024

С6-1. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ_о = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при запирающем напряжении между анодом и катодом U = 1,9 В. Определите длину волны λ.

С6-2. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λ₀ = 290 нм. Фотокатод облучают светом с длиной волны λ = 220 нм. При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?

С6-4. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов ΔU = 5 В. Какова работа выхода А_вых, если максимальная энергия ускоренных электронов Е _e равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?

С6-5. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов U. Работа выхода электронов из металла А_вых= 2 эВ. Определите ускоряющую разность потенциалов U, если максимальная энергия ускоренных электронов Е_е равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла.

С6-6. Работа выхода электрона из металлической пластины А_вых = 3,68 • 10 -19 Дж. Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из пластины светом с частотой v = 7 · 10 14 Гц?

С6-10. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем с напряженностью E = 5•10 4 В/м. Какой должна быть длина пути электрона S в электрическом поле, чтобы он разогнался до скорости, составляющей 10% от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывать.

С6-11. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из фотокатода, помещённого в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряжённостью Е = 5 · 10 4 В/м. До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь S = 5 · 10 -4 м? Релятивистские эффекты и силу тяжести не учитывать.

С6-13. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении катода светом 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 длину волны λ света, освещающего катод.

При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эв

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

При падении света на поверхность платины из нее вылетают фотоэлектроны, имеющие скорость $v=2000$ км/с. Затем этим же светом начинают облучать атомы водорода, вследствие чего они ионизируются. Какую скорость будут иметь электроны, вылетающие из ионизированных атомов водорода, если работа выхода электрона из платины $A = 5,3$ эВ, а энергия ионизации атома водорода $E = 13,6$ эВ? Изменением кинетической энергии атомов водорода пренебречь. Ответ дайте в км/с.

Так как скорости относительно скорости света пренебрежительно малы, то можно использовать нерялитивисткие формулы. Пусть энергия фотона, падающего на пластину равна $W$ . Тогда по уравнению Энштейна: \[W=A+E_k=A+\dfrac,\quad (1)\] где $E_k$ – кинетическая энергия электрона, $m$ – масса электрона.
С другой стороны часть от энергии фотона $W$ расходуется на ионизацию газа, а остальная часть на кинетическую энергию вылетающего из атому электрона: \[W=E+\dfrac\quad (2)\] Объединим (1) и (2). \[A+\dfrac=E+\dfrac\Rightarrow u=\sqrt\] Тогда \[u=\sqrt-\dfrac\text< Дж>>\text< кг>>(13,6-5,3)>\approx 1000\text< км/с>\]

Вылетевший при фотоэффекте с катода электрон попадает в электромагнитное поле как показано на рисунке. Вектор напряжённости электрического поля направлен вертикально вверх. Вектор магнитного поля направлен от наблюдателя. Определите, при каких значениях напряжённости электроны, вылетевшие с максимально возможной скоростью, отклоняются вверх. Частота падающего на катод света $\nu=6,2\cdot 10^\text< Гц>$ Работа выхода $A_>=2,39$ эВ Магнитная индукция поля $B=0,5$ Тл. Ответ дайте в кВ/м

“Основная волна 2019”

Электроны заряжены отрицательно, следовательно, сила Кулона $F_k=qE$ , действуйющая на электроны направлена вниз, сила Лоренца $F_l=qvB$ же наоборот направлена вверх, следовательно, чтобы электроны отклонялись вверх должно выполняться неравенство \[F_l>F_k \Rightarrow qvB>qE \Rightarrow E < vB\] Максимальную скорость найдем из уравнения Энштейна: \[h\nu=A_\text< вых>+\dfrac \Rightarrow v=\sqrt<\dfrac<2(h\nu - A_\text< вых>)>>\] Откуда произведение $vB$ : \[vB=B\sqrt<\dfrac<2(h\nu - A_\text< вых>)>>=0,5 \text< Тл>\sqrt<\dfrac<2(6,6\cdot 10^<-34>\text< Дж$\cdot$ с>\cdot 6,2\cdot 10^\text< Гц>-2,39\cdot 1,6\cdot10^\text< Дж>)>\text< кг>>>\approx 1,2 \cdot 10^\text< В/м>\] Откуда следует для того чтобы электроны отклонялись вверх, напряжённость должна быть меньше $120 \text< кВ/м>$

В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой $\nu=6,1\cdot 10^$ Гц падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока $I$ от напряжения $U$ между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова мощность падающего света $Р$ , если в среднем один из 20 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Из графика находим величину тока насыщения, которая равна 2 мА. Ток насыщения соответствует максимальному потоку электронов, которое способно выбивать в единицу времени излучение мощностью
По определению, сила тока — это количество заряда, прошедшего за единицу времени: \[I=\frac=\frac|e|>\] Мошность светового потока - это энергия, которую несут фотоны за единицу временн: \[P=\frac=\frac> h v>\] Учтём, что однн электрон выбивается каждые 20 фотонов, т. е. $ N_<\phi>=20 N_ $ : \[P=\frac <20 N_h v>=\frac> h v><|e|>=\frac \cdot 6,6 \cdot 10^ \cdot 6,1 \cdot 10^>> \approx 0,1 \text< Вт>\]

В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью $Р = 0,21$ Вт падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока $I$ от напряжения $U$ между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова частота $\nu$ падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон? Ответ дайте поделив на 10 $^$

По определению, сила тока – это количество заряда, прошедшего за единицу времени: \[I=\frac=\frac|e|>\] Когда ток в цепи достигает насыщения, все фотоэлектроны, выбитые из катода, достигают анода. Тогда за время $t$ через поперечное сечение проводника проходит заряд \[q=N_eet,\] где $e$ – модуль заряда электрона, $N_e$ – количество фотоэлектронов, выбитых из катода за 1 с Мошность светового потока - это энергия, которую несут фотоны за единицу временн: \[P=\frac=\frac h v>\] Сила тока насыщения по графику равна: \[I_=2\text< мА>\] Учтём, что один электрон выбивается каждые 30 фотонов, т. е. $ N_<\phi>=30 N_ $ : \[\nu = \dfrac<30I_h>=\dfrac\cdot 1,6\cdot10^\text< Кл>>\cdot 6,6 \text< Дж$\cdot $с/м>>=8,5\cdot 10^\text< Гц>\]

От газоразрядной трубки, заполненной атомарным водородом, на дифракционную решетку нормально ее поверхности падает пучок света. Спектральная линия от перехода электрона в атоме водорода с четвертой на вторую стационарную орбиту наблюдается в $m = 7$ порядке спектра дифракционной решетки под углом $\varphi = 30^$ . Определите период $d$ этой дифракционной решетки. Ответ дайте, разделив его на $10^$

Угол $\varphi$ между нормалью к решетке и направлением на максимум $m$ -го порядка дифракционной картины определяется уравнением $d\sin\varphi=m \lambda .$
Согласно постулатам Бора, при переходе атома с более высокой $n-$ й стационарной орбиты на $k-$ ю испускается один фотон, частота которого равна \[v_=\dfrac\left(\dfrac-\dfrac\right)\]
По условию задчи $n=4$ , а $k=2$ . Объединяя записанные выражения и учитывая, что $\lambda=\dfrac$ , получаем окончательно \[d=\dfrac\approx 6,8\cdot 10^\textbf< м>\]

Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода), помещенной в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью $E=5\cdot 10^\text< В/м>$ Какой путь пролетел в этом электрическом поле электрон, если он приобрел скорость $\upsilon=3\cdot 10^\text< м/с>$ ? Релятивистские эффекты не учитывать.Ответ дайте, разделив его на $10^$

Уравнение Эйнштейна в данном случае будет иметь вид: \[\dfrac<\lambda_\text<кр>>=\dfrac<\lambda_\text<кр>>+\dfrac\]
Из чего следует, что начальная скорость вылетевшего электрона $\upsilon_0=0$
Формула, связывающая изменение кинетической энергии частицы с работой силы со стороны электрического поля: \[A=\dfrac\]
Работа силы связана с напряженностью поля и пройденным путем: \[A=FS=eES\]
Отсюда \[S=\dfrac\approx5\cdot10^\]

При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов $\Delta U=5$ В.Какова работа выхода $A_>$ если максимальная энергия ускоренных электронов $E_e$ равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: \[h\upsilon=A_>+\dfrac\]
Энергия ускоренных электронов: \[E_e=\dfrac+e\Delta U=h\upsilon-A_>+e\Delta U\]
По условию: \[E_e=h\nu\]
Тогда \[A_>=e\Delta U-h\nu=2\text< эВ>\]

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?

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.

Тестирование на тему: «Физика»

С6.11. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении катода светом c частотой n = 10 15 Гц фототок, возникший вначале, прекращается. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42 × 10 –19 Дж . Какой заряд q при этом оказывается на обкладках конденсатора?

С6.12. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении катода светом 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 длину волны λ света, освещающего катод.

С6.13. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода 4,42 × 10 –19 Дж ), освещается светом с длиной волны 300 нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 8,3 × 10 –4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Каков максимальный радиус окружности, по которой движутся электроны?

С6.14. При облучении металла светом с длиной волны 245 нм наблюдается фотоэффект. Работа выхода электрона из металла равна 2,4 эВ. Рассчитайте величину напряжения, которое нужно приложить к металлу, чтобы уменьшить максимальную скорость вылетающих фотоэлектронов в 2 раза.

С6.15. Фоток с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем с напряженностью E = 5·10 4 В/м. Какой должна быть длина пути электрона S в электрическом поле, чтобы он разогнался до скорости, составляющей 10% от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывать.

С6.16. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) сосуда, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Е= 5·10 4 В/м. До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь S = 5·10 -4 м ? Релятивистские эффекты не учитывать.

С6.17. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) сосуда, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем. Чему равен модуль напряженности этого поля, если на пути S = 5·10 -4 м электрон разгоняется до скорости, составляющей 10% от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывать.

С6.18. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода), помещенной в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Е. Пролетев путь S = 5·10 -4 м , он приобретает скорость v = 3 • 10 6 м/с . Какова напряженность электрического поля? Релятивистские эффекты не учитывать.

С6.19. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода), помещенной в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Е = 5·10 4 В/м. Какой путь пролетел в этом электрическом поле электрон, если он приобрел скорость v = 3·10 6 м/с? Релятивистские эффекты не учитывать.

С6.20. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов ΔU = 5 В . Какова работа выхода А_вых, если максимальная энергия ускоренных электронов Е_е равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?

С6.21. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов U . Работа выхода электронов из металла А_вых = 2 эВ. Определите ускоряющую разность потенциалов U , если максимальная энергия ускоренных электронов Е_е равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла.

Читайте также: