При освещении поверхности некоторого металла фиолетовым светом
Обновлено: 05.10.2024
Работа выхода (см. задача № 1):
где h – постоянная Планка; с - скорость света в вакууме. Тогда отношение работы выхода к энергии фото на:
Рекомендуемое задание № 4
На поверхность лития падает монохроматический свет ( 310 нм). Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов U не менее 1,7 В. Определить работу выхода А .
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
h = 6,63·10 -34 Дж·с
где А - работа выхода электрона из металла;
T max - максимальная кинетическая энергия вы-
рываемых с поверхности металла элек тронов.
Энергия кванта подающего на вещество:
где h – постоянная Планка; с - скорость света в вакууме.
Работа сил электрического поля идёт на изменение кинетической энергии электрона (торможение; учтём, что заряд электрона отрицател ьный):
где е – заряд электрона. Тогда уравнение Эйнштейна : h с A А эл A еU .
Откуда работа выходы электрона из вещества:
Подставим численные значения величин :
A 6,63 10 34 3 10 8 1,6 10 19 1,7 6,42 2,72 10 19 3,7 10 19 Дж . 310 10 9
A 3,7 10 19 2,3эВ . 1,6 10 19
Рекомендуемое задание № 5
Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением ультрафиолет о- вым светом платиновой пластинки, нужно приложить задерживающую ра з- ность потенциалов U 1 3,7 В; если платиновую пластинку заменить др угой пластинкой, то задерживающую разность потенциалов придётся ув еличить до 6 В. Определить работу А выхода электронов с поверхности этой пластинки.
Согласно уравнению Эйнштейна , при фо-
тоэффекте энергия кванта света ( = h · v ) расходует-
ся на работу выхода электрона из вещества А и на
Кинетическая энергия Т «гасится» работой сил электрического поля А эл
Тогда для первой и второй пластинки:
A 1 eU 1 , A 2 eU 2 ,
Приравняем правые части уравнений (1) и (2):
A 1 eU 1 A 2 eU 2 .
Выразим интересующую нас работу выхода для второй пластинки:
A 2 A 1 eU 1 eU 2 A 1 e U 1 U 2 . Подставим числа:
A 2 10,08 10 19 1,6 10 19 3,7 6 6,4 10 19 Дж 4(эВ). или сразу в электрон - вольтах:
A 2 6,3 эВ 3,7 6 эВ 4 .
Ответ: А 2 = 4 эВ.
Рекомендуемое задание № 6
Фотоэлектроны, вырываемые с поверхности металла, полностью заде р- живаются при приложении обратного напряжения U 0 = 3 В. Фотоэффект для этого металла начинается при частоте падающего монохроматич еского света 0 = 6·10 14 с -1 ; Определить: 1) работу выхода электронов из этого металла; 2) ча с- тоту применяемого облучения.
1) Согласно уравнению Эйнштейна , при фотоэф-
ν 0 = 6·10 14 с -1
фекте энергия кванта света ( h ) расходуется на работу
выхода электрона из металла А и, если хватит энергии, на
где h – постоянная Планка, ν – частота падающего облучения. Для красной границы фотоэффекта:
где ν 0 – красной граница фотоэффекта – минимальная частота света при которой ещё возможен фотоэффект . Подставим числа:
А 6,63 10 34 6 10 14 39,78 10 20 3,978 10 19 Дж 2,49эВ .
2) Частоту падающего света найдём из формулы (1) с учётом (2):
Электрическое поле совершит работу по торможению электрона :
Окончательно частота излучения:
6 10 14 1,6 10 19 3 0,6 10 15 0,72 10 15 1,32 10 15 (с -1 ). 6,63 10 34
Ответ: 1) А = 2,49 эВ, 2) ν = 1,32·10 15 с -1 .
Рекомендуемое задание № 7
“Красная граница” фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Определить: 1) работу выхода электронов из этого металла;2) максимальную скорость электронов вырываемых из этого металла светом с длиной волны 400 нм.
A вых 6,63 10 34 3 10 8
1) Уравнение Эйнштейна для красной границы при фотоэффекте (см. задачу №1):
где с - скорость света в вакууме, h - постоянная Планка. Подставим числа, с учётом 1 эВ = 1,6 ·10 -19 Дж:
3,978 10 19 Дж 2,49 (эВ).
Т m max 2 . max 2
С учетом всех формул:
Откуда максимальная скорость электронов:
где m – это масса электрона. Подставим числа:
Ответ: 1) А вых = 2,49 эВ, 2) υ max = 467 км/с.
Рекомендуемое задание № 8
Выбиваемые светом при фотоэффекте электроны при облучении фоток а- тода видимым светом полностью задерживаются обратным напряжением U 0 = 1,2 В. Специальные измерения показали, что длина волны падающего света400 нм. Определить “красную границу” фотоэффекта.
Уравнение Эйнштейна для красной гра-
ницы при фотоэффекте (см. задачу №1):
где с - скорость света в вакууме, h - постоянная
Планка. Красная граница фотоэффекта зависит от работы выхода электрона, т.е. химической природы вещества и состояния его поверхности.
A T => hc A А эл A еU З ,
учли, что электрическое поле совершит работу по торможению эле ктрона: А эл =
еU З = Т . Получаем:
Откуда длина волны:
6,63 10 34 3 10 8
4,9725 10 19 1,92 10 19
4 10 7 λ кр = 6,52·10 -7 м = 652 нм.
Ответ: λ кр = 652 нм.
Рекомендуемое задание № 9
При освещении вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом с длиной волны 1 0,4 мкм он заряжается до разности потенциалов φ 1 = 2 В. Определить, до какой разности потенциалов зарядится фотоэлемент при осв е- щении его монохроматическим светом с длиной волны 2 0,3 мкм.
1 0,4 мкм φ 1 = 2 В 2 0,3 мкм
h = 6,63·10 -34 Дж·с с = 3·10 8 м/с е = 1,6·10 -19 Кл φ 2 = ?
м Наибольший потенциал шарика φ m зависит от начальной кинетической энергии Т , с которой
м электроны вылетают из металла, и св язан с этой энергией таким образом:
где е - заряд электрона.
Максимальная кинетическая энергия опр е- деляется из уравнения Эйнштейна :
где h постоянная Планка,
c скорость электромагнитной волны,
A работа выхода электрона из металла.
С учётом формулы (1) для обоих случаев:
Выразили работу выхода и приравняли. О тсюда:
Подставим в формулу числа:
φ 2 =1,036 + 2 = 3,036 ≈ 3,04 В. Ответ : φ 2 = 3,04 В.
Рекомендуемое задание № 10
Плоский серебряный электрод освещается монохромати ческим излучением с длиной волны 83 нм. Определить, на какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалиться фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле напряжённостью Е = 10 В/см. “Красная граница” фотоэффекта для серебра 0 264 нм.
Уравнение Эйнштейна для красной
границы при фотоэффекте (см. задачу №1):
Уравнение Эйнштейна (при фотоэффек-
A T => hc A А эл A е U З A е Еs ,
учли, что электрическое поле совершит работу по торможению эле ктрона: А эл = еU З = Т ( U З - задерживающие напряжение) и связь напряжённости электрического поля с напряжением: Е = U / d (d = s – расстояние между двумя точками поля – эквипотенциальными поверхностями – путь, пройденный электроном).
Тогда путь, пройденный электроном:
Подставим численное значение:
s 0,1027 10 1 0,01027м 1,03см (см).
Рекомендуемое задание № 11
При освещении катода вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом с длиной волны 310 нм фототок прекращается при некотором з а- держивающем напряжении. При увеличении длины волны на 25%, задерж и- вающее напряжение оказывается меньше на 0,8В. Определить по этим эксп е- риментальным данным, постоянную Планка.
тоэффекте энергия кванта света ( hc ) расходу-
ется на работу выхода А электрона из металла и на
где h - постоянная Планка, с – скорость света в вакууме.
По закону сохранения энергии: кинетическая энергия электрона равна р а-
боте, совершаемой силами электрического поля: T А эл
Выразив из уравнений (1) и (2) работу А и приравняв их, получим:
Откуда постоянная Планка:
Подставим численные значения:
5 1,6 10 19 310 10 9 0,8
661,3 10 36 6,61 10 34 (Дж·с).
Ответ: h 6,61 10 34 Дж·с.
Рекомендуемое задание № 12
Определить максимальную скорость max фотоэлектронов, вылетающих из металла при облучении -фотонами с энергией ε = 1,53 МэВ.
Так как работа выхода А вых электрона пренебрежи-
тельно мала по сравнению с энергией γ – фотона, то мак-
симальную скорость фотоэлектронов определим из урав-
нения Эйнштейна для фотоэффекта так:
Полная энергия Е движущегося электрона равна его энергии покоя Е 0 и
кинетической энергии Т :
Е = Е 0 + Т или mc 2 = m 0 c 2 + Т ,
где m 0 – масса покоя электрона (скорость 0 м/с), m
масса электрона движущегося со скор остью , с – скорость света.
В данном случае кинетическая энергия фотона Т сравнима с его энергией покоя Е 0 , то для вычисления скорости следует взять релятивистскую фо рмулу кинетической энергии:
или известная формула:
Выразим скорость электрона, выраженную в долях скорости света β :
2 ТE 0 E 0 2 E 0 2
0,96815 2,90445 10 8 м ≈ 290 Мм/с.
Ответ : max = 290 Мм/с.
Примечание : Применение классической теории приведёт к нарушению специальной теории относительности Эйнштейна – ни одно тело не может двигаться выше скорости св ета с = 3·10 8 м/с.
Рекомендуемое задание № 13
На рис. 1 схематически
(кривые: 1, 2 и 3) фотоэффекта для одного и того же металла. Объяснить пр и- чину отличия этих кривых.
Токи насыщения I 1 нас , I 2 нас и I 3 нас одинаковые, а начальные задерживающие
Ток насыщения равен:
где е – заряд электрона; n – число электронов, испускаемое катодом в 1с.
Кинетическая энергия равна:
где U o – задерживающее напряжение.
Т.к. начальные задерживающие напряжения различны, то кривые (1), (2) и (3) вольтамперной характеристики пойдут по -разному; электроны вылетают из катода с различными скоростями. Максимальное значение тока I нас ( фототок насыщения ) определяется таким значением U (напряжения), при котором все электроны, испускаемые катодом, до стигают анода.
Ответ: различие этих кривых в начальных задерживающих на пряжениях.
Домашнее задание № 1
На цинковую пластину падает монохроматический свет с длиной во лны220 нм. Определить максимальную скорость max фотоэлектронов.
При освещении поверхности некоторого металла фиолетовым светом
Тип 26 № 29062В 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 № 24376На 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 № 2302Металлическую 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 № 3041При 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?
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:
Задания Д9 B15 № 2328При освещении мыльной пленки белым светом наблюдаются разноцветные полосы. Какое физическое явление обусловливает появление этих полос?
Разноцветные полосы на мыльной пленке при освещении белым светом обусловлены интерференцией волн, отраженных от внешней и внутренней поверхностей пленки. Волны когерентны, так как они испущены одним и тем же источником света. Усиление света происходит, если разность хода равна целому числу длин волн. Волны разного цвета в составе белого света имеют разную длину волны. Мыльная пленка имеет неоднородную толщину, поэтому в разных местах происходит усиление разных цветов. В итоге возникает такая переливчатая окраска.
Задания Д21 № 19738Установите соответствие между физическими опытами и физическими явлениями, которые наблюдаются в этих опытах. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) При освещении ярким светом металлической пластины конденсатора из неё вылетают электроны — это можно зарегистрировать, включив конденсатор в электрическую цепь.
1) давление света
2) преломление света
4) интерференция света
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А. При освещении светом металлической пластины наблюдается явление фотоэффекта.
Б. Крыльчатка вращается в результате давления, которое оказывает свет.
Задания Д11 B20 № 2033Электроскоп соединен с цинковой пластиной и заряжен отрицательным зарядом. При освещении пластины ультрафиолетовым светом электроскоп разряжается. С уменьшением частоты света при неизменной мощности светового потока максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов
1) не изменяется
4) сначала уменьшается, затем увеличивается
В задаче оговорено
следующее:Электроскоп соединен с цинковой пластиной и заряжен отрицательным зарядом. При освещении пластины ультрафиолетовым светом электроскоп разряжается.
Как я понимаю в следствии
фотоэффекта электроны должны покидать пластину и т.к. она соединена с электроскопом заряд его должен уменьшатся.
В следующем задании он кстати разряжается.
Объясните если не трудно почему при решении не надо учитывать это условие.
Все правильно, электроскоп разряжается именно за счет фотоэффекта (в этом задании тоже упоминается про разрядку, как и в следующем). И при решении задачи это, конечно, учитывается.
Разрядка электроскопа как раз и указывает на то, что фотоэффект наблюдается. Вот если бы было сказано, что при освещении пластины заряд прибора не изменялся, это означало бы, что мы сидим ниже красной границы, и дальнейшее уменьшение частоты ни к чему бы не привело, фотоэлектронов как не было, так и не появилось, их кинетическая энергия не изменяется и остается равной нулю :) То есть пассаж про электроскоп включен только для того, чтобы витиевато намекнуть на то, что фотоэффект есть :)
А почему не учитывается изменение работы выхода?
Работы выхода не зависит от частоты падающего света.
Так вопрос не в частоте света, а в изменении заряда пластины. У вас есть задача в которой сказано, что работа выхода зависит от зарчда пластины
Изменение работы выхода не учитывается, потому что спрашивается зависимость максимальной кинетической энергия освобождаемых электронов от частоты падающего света, а не от времени освещения.
Задания Д11 B20 № 2034Если электроскоп соединен с цинковой пластиной и заряжен отрицательным зарядом, то при освещении пластины ультрафиолетовым светом электроскоп разряжается. С уменьшением длины световой волны при неизменной мощности светового потока максимальная кинетическая энергия выбиваемых электронов
2) не изменяется
Задания Д21 № 3116Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны нм. Что произойдет с частотой падающего света, импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих электронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
3) не изменилась.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Частота падающего света | Импульс фотонов | Кинетическая энергия фотоэлектронов |
Частота света связана с длиной волны и скоростью света соотношением Следовательно, увеличение длины волны падающего света соответствует уменьшению частоты (A — 2). Импульс фотона обратно пропорционален длине его волны: Таким образом, при увеличении длины волны, импульс фотонов уменьшается (Б — 2). Кинетическая энергия вылетающих электронов связана с энергией фотонов и работой выхода, согласно уравнению фотоэффекта, соотношением
Работа выхода зависит только от химических свойств металлов, а значит, в результате увеличения длины кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшится (В — 2).
Задания Д32 C3 № 3673Для измерения величины постоянной Планка h в своё время использовался следующий опыт. В вакуумный фотоэлемент помещался катод из какого-либо металла, окружённый металлическим анодом. Катод облучали светом определённой длины волны (и частоты) и измеряли задерживающее напряжение между катодом и анодом, при котором ток в цепи с фотоэлементом прекращался. Оказалось, что при длине волны света, падающего на фотокатод, равной задерживающее напряжение было равно а при освещении светом с частотой оно равнялось Найдите по этим данным величину постоянной Планка.
Используем при решении задачи уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
где — работа выхода фотоэлектрона из катода, а m и — масса и скорость электрона.
Кроме того, учтем связь частоты и длины волны света а также тот факт, что ток в цепи с фотоэлементом прекращается при таком задерживающем напряжении U3, что кинетическая энергия фотоэлектрона равна работе против сил задерживающего электрического поля:
Запишем уравнение Эйнштейна с учётом приведённых выше соотношений для двух случаев, упомянутых в условии:
Физика ИжГТУ 9 разделов (раздел8)
1. Гелий–неоновый лазер работает в непрерывном режиме, развивая мощность Р = 2,0 мВт. Излучение лазера имеет длину волны λ = 630 нм. Сколько фотонов излучает лазер за одну секунду?
2. Для калия красная граница фотоэффекта λmax = 0,62 мкм. Какую максимальную скорость и могут иметь фотоэлектроны, вылетающие при облучении – калия фиолетовым светом с длиной волны λ = 0,42 мкм?
3. Минимальная частота света, вырывающего электроны с поверхности металлического катода, ν0 = 6,0·1014 Гц. При какой частоте ν света вылетевшие электроны полностью задерживаются разностью потенциалов U = 3,0 В?
4. При освещении поверхности некоторого металла фиолетовым светом с длиной волны λ1 = 0,40 мкм выбитые светом электроны полностью задерживаются разностью потенциалов (запирающим напряжением) U1 = 2,0 В. Чему равно запирающее напряжение U2 при освещении того же металла красным светом с длиной волны λ2 = 0,77 мкм?
5. На поверхность падает нормально электромагнитное излучение с интенсивностью I. Определите давление р излучения на поверхность в двух случаях: когда поверхность черная (абсолютно поглощающая) и когда она зеркальная.
6. Свет падает на зеркальную поверхность. Определите давление р света на эту поверхность, если интенсивность излучения равна I, а угол падения α.
7. Определите длину волны λ электромагнитного излучения, если энергия одного кванта этого излучения равна энергии покоя электрона. С какой скоростью u должен двигаться электрон, чтобы его импульс сравнялся с импульсом такого фотона? Определите отношение энергии W движущегося электрона к энергии W, фотона.
8. Рентгеновское излучение с длиной волны λ, взаимодействуя с веществом отклоняется от первоначального направления распространения на угол θ. При этом длина волны рассеянного излучения увеличивается на Δλ (эффект Комптона). Выразите величину Δλ через угол θ, рассматривая рассеяние как результат столкновений рентгеновских фотонов с неподвижными свободными электронами. Учтите, что при этом взаимодействии электроны приобретают релятивистские скорости.
9. Биметаллическая пластина изготовлена из двух тщательно отполированных плоских пластин: серебряной и литиевой. Пластина размещена в вакууме, и на поверхность серебра падает нормально пучок монохроматического фиолетового света с длиной волны λ = 0,40 мкм. Пластину развернули на 180°. Во сколько раз изменится действующая на нее сила? Считайте, что фотоэффект вызывается одним из 100 падающих на поверхность лития фотонов и что фотоэлектроны вылетают нормально к поверхности с максимально возможной скоростью.
10. Фотон, которому соответствует длина волны λ = 10-10 м, претерпевает упругий центральный удар с первоначально покоившимся электроном и рассеивается назад. Какую скорость приобретает электрон?
11. Фотон с энергией Eф = 6 кэВ сталкивается с покоящимся электроном. Найти кинетическую энергию Ек, полученную электроном, если в результате столкновения длина волны фотона изменилась на η = 20%. Приобретенную электроном скорость считать .
12. В результате столкновения фотона и протона, летевших по взаимно перпендикулярным направлениям, протон остановился, а длина волны фотона изменилась на η = 1%. Чему был равен импульс фотона? Скорость протона считать .
13. Чувствительность сетчатки глаза к желтому свету с длиной волны λ = 600 нм составляет Р = 1,7·10-18 Вт. Сколько фотонов должно падать ежесекундно на сетчатку, чтобы свет был воспринят?
14. Монохроматический излучатель полезной мощностью Р = 1010 Вт помещен в прозрачную среду с абсолютным показателем преломления п = 2. Найти количество квантов, излучаемых им за время t = 1 мин, если они имеют длину волны в среде λ = 2·10-7 м.
15. Лазер излучает световые импульсы с энергией W. Частота повторения импульсов f. Коэффициент полезного действия, определяемый как отношение излучаемой энергии к потребляемой, составляет η. Какой объем воды нужно прогнать за время τ через охлаждающую систему лазера, чтобы вода нагрелась не более чем на ΔT градусов? Удельная теплоемкость воды с, плотность ρ.
16. Рубиновый лазер дает импульс монохроматического излучения с длиной волны λ = 6943 Ǻ. Определить концентрацию фотонов в пучке, если мощность излучения лазера Р = 2 МВт, а площадь сечения луча S = 4·10-4м2.
17. Сколько квантов излучения падает за время t = 15 с на поверхность площадью S2 = 10,4 см2, если ее облучают потоком гамма лучей с длиной волны λ = 10-12 см, мощность которого на площадь Sl = 1 см2 составляет Р = 0,002 Вт?
18. Точечный источник света мощностью Р испускает свет с длиной волны λ. Сколько фотонов N падает за время t на маленькую площадку площадью S, расположенную перпендикулярно к падающим лучам, на расстоянии r от источника?
19. Точечный источник света мощностью Р0 = 10 Вт испускает свет с длиной волны λ = 500 нм. На каком максимальном расстоянии этот источник будет замечен человеком, если глаз воспринимает свет при условии, что на сетчатку попадает п = 60 фотонов .в секунду? Диаметр зрачка d = 0,5 см.
20. Луч лазера с длиной волны λ = 630 нм имеет вид конуса с углом при вершине α = 10-4 рад. Оптическая мощность излучения Р = 3 мВт. На каком максимальном расстоянии наблюдатель сможет увидеть луч лазера, если глаз воспринимает свет при условии, что на сетчатку попадает п = 100 фотонов в секунду? Диаметр зрачка d = 0,5 см.
21. Перпендикулярно поверхности площадью S = 100 см2 ежеминутно падает W = 63 Дж световой энергии. Найти величину светового давления, если поверхность полностью все лучи: а) полностью отражает; б) полностью поглощает; в) отражается с коэффициентом отражения R.
22. Параллельный пучок света с длиной волны λ = 6600 Ǻ падает нормально на плоское зеркало. Интенсивность падающего излучения J = 0,63 Вт/м2. Коэффициент отражения k = 0,9. Определить число фотонов, которые ежесекундно поглощаются единицей поверхности.
23. Луч лазера мощностью N = 50 Вт падает перпендикулярно поверхности пластинки, которая отражает k = 50% и пропускает α = 30% падающей энергии. Остальную часть энергии она поглощает. Определить силу светового давления на пластину.
24. Фотон с импульсом р = 1,02 МэВ/с, где с – скорость света, рассеялся на покоившемся свободном электроне, в результате чего импульс фотона стал р' = 0,255 МэВ/с. Под каким углом рассеялся фотон?
25. Какой скоростью обладают электроны, вырванные с поверхности натрия, при облучении его светом, частота которого ν = 4,5·1015 Гц? Определить наибольшую длину волны излучения, вызывающего фотоэффект.
26. Если поочередно освещать поверхность металла излучением с длинами волн λ1 = 350 нм и λ2 = 540 нм, то максимальные скорости фотоэлектронов будут отличаться в п = 2 раза. Определить работу выхода электрона из этого металла.
27. Красная граница фотоэффекта λ0 = 234 нм в k = 1,3 раза больше длины волны излучения, вызвавшего фотоэффект. Какова максимальная скорость фотоэлектронов?
28. Определить, во сколько раз частота излучения, вызывающего фотоэффект с поверхности некоторого металла, больше красной границы фотоэффекта, если работа выхода электрона из этого металла в k = 2,5 раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов.
29. При некотором минимальном значении задерживающей разности потенциалов фототек с поверхности лития, освещаемого светом с длиной волны λ0 прекращается. Изменив длину волны света в п = 1,5 раза, установили, что для прекращения фототока достаточно увеличить задерживающую разность потенциалов в k = 2 раза. Вычислить λ0.
30. При освещении вакуумного фотоэлемента желтым светом длиной волны λ1 = 600 нм он зарядится до потенциала φ1 = 1,2 В. До какого потенциала φ2 может зарядиться фотоэлемент при освещении его фиолетовым светом с длиной волны λ2 = 400 нм? Фотоэлемент отключен от цепи.
Контрольная работа 11 класс «Квантовая физика»
2) зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны.
3) отклонение от прямолинейного распространения волн.
4) вырывание электронов с поверхности вещества.
1) Линейчатый спектр
2) Излучение нагретых тел
3) Свечение тел под действием падающего на них излучения
4) Свечение тел вызванное бомбардировкой их электронами
А3. Определите массу покоя частицы, если её энергия покоя равна Е= 1,8 10 -13 Дж.
1) 2 10 -32 кг ; 2) 2 10 31 кг ; 3 ) 2 10 -30 кг ; 4) 2 10 -29 кг.
А4.Корпускулярные и волновые свойства микрочастиц одновременно наблюдаться…
1) могут 3) могут только у фотонов
2) не могут 4) могут только у электрически заряженных частиц.
А5. Фотоэффект – это __________________________________________.
А6. Что происходит с электроном при переходе с орбиты с большей энергией на орбиту с меньшей энергией:
А) поглощение фотон
Б) излучение фотона
В) его энергия не изменяется
А7. Какой минимальной энергией Е должен обладать фотон, чтобы вызвать фотоэффект в цезии. Работа выхода электронов из цезия равна А= 1,8 эВ.
1) Е=3,6 эВ ; 3) Е= 1,8 эВ
2) Е= 0,9 эВ ; 4) Е=4,5 эВ.
А8.Работа выхода электрона для металла 3 эВ. Чему равна кинетическая энергия электронов, вылетающих с поверхности металла под действием света длинна волны которого составляет 2/3 длины соответствующей красной границы для этого металла?
1) 2/3 эВ 2) 1 эВ 3) 3/2 эВ 4) 2 эВ
В1.Работа выхода электронов из кадмия равна 4,08 эВ. Какова частота света если максимальная скорость фотоэлектронов равна 7,2 10 5 м/с.
В2. Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия при освещении его светом длиной волны 3,31 ·10 -7 м. Работа выхода равна 2 эВ, масса электрона 9,1 ·10 -31 кг?
В3 Под каким напряжением работает рентгеновская трубка, если самые «жесткие» лучи в ее рентге-новском спектре имеют частоту ν= 10 19 Гц?
С1.Фотоны с энергией 4,9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода 4,5 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.
С2. При освещении поверхности некоторого металла фиолетовым светом с длиной волны 0,40 мкм выбитые светом электроны полностью задерживаются запирающим напряжением 2,0 В. Чему равно запирающее напряжение при освещении того же металла красным светом с длиной волны 0,77 мкм?
Контрольная работа 11 класс «Квантовая физика»
А1. Интерференция – это…
а) сложение волн.
б) зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны.
в) отклонение от прямолинейного распространения волн.
г) вырывание электронов с поверхности вещества.
А2. Катодолюминесценция – это…
1) Химическая реакция сопровождающаяся свечением
А3. Во сколько раз изменится масса частицы при её движении со скоростью 0,6с.
1) Увеличится в 1,25 раза
2) Уменьшится в 1,25 раза
3) Увеличится в 1,6 раза
4) Уменьшится в 1,6 раза.
А4.Энергия фотона при фотоэффекте идет на…
1) увеличении внутренней энергии вещества.
4) деформацию вещества.
А5 «Красная граница» - это_____________________________________________________.
А6. Что происходит с электроном при переходе с орбиты с меньшей энергией на орбиту с большей энергией:
А) поглощение фотона
А7. Найдите красную границу ν фотоэффекта для кобальта, зная работу выхода А= 3,9 эВ.
1) 589 ГГц ; 3) 390 ТГц
2) 943 ТГц ; 4) 938 ГГц.
А8 Как нужно изменить частоту световой волны, чтобы энергия фотонав световом пучке увеличилась в 1,5 раза?
1) Уменьшилась в 1,5 раза 3) уменьшилась в 2,25
2) Увеличилась в 1,5 раза 40увеличилась в 2,25 раз
В1. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода равна 290 нм . Фотокатод облучают светом с длиной волны 220 нм . При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?
В2. Удлиненный металлический шарик облучают монохроматическим светом длиной волны 4 нм. До какого потенциала зарядится шарик? Работа выхода из цинка равна 4 эВ.
В3. Вычислите максимальную скорость электронов, вырванных их металла светом с длиной волны равной 0,18 мкм. Работа выхода равна 7,2 ·10-19 Дж
С1.При облучении катода светом с частотой 1 10 15 Гц фототок прекращается при приложении между анодом и катодом напряжения 1,4 В. Чему равна частотная красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода?
С2. При освещении металлической пластинки монохроматическим светом запирающее напряжение равно 1,6 В Если увеличить частоту падающего света в 2 раза, запирающее напряжение станет равным 5,1 В. Определите работу выхода электронов из этого металла.
А1 Дифракция –это…
1). сложение волн.
А2. Электролюминесценция –это…
3) Неупругие соударения электронов с атомами вещества
А3.Во сколько раз изменится длина стержня в направлении его движении со скоростью 0,6с.
1) Увеличится в 1,25 раза 3) Увеличится в 1,6 раза
2) Уменьшится в 1,25 раза 4) Уменьшится в 1,6 раза.
А4.Для описания любых физических процессов
А. Все неинерциальные системы отсчета равноправны
Б. Все инерциальные системы отсчета равноправны.
1) только А 3) и А, и Б
2) только Б 4) ни А, ни Б
А5. Запирающее напряжение – это_______________________________________________
А6 Что происходит с электроном при поглощении фотона:
А) переход на энергетический уровень выше
Б) переход на энергетический уровень ниже
В) находится в стационарном состоянии
А7. Определить Энергию фотона Е с длиной волны 600 нм.
1) 3,3 10 -19 Дж ; 3) 3,96 10 -40 Дж
2) 1,32 10 -48 Дж ; 4) 1,98 10 -25 Дж.
А8. Как нужно изменить длину световой волны, чтобы энергия фотона в световом пучке увеличилась в 4 раза?
1) Увеличилась в 4 раза 3) уменьшилась в 2 раза
2) Увеличилась в 2 раза 4) уменьшилась в 4 раза
В1.Фотоны света, которыми облучается поверхность палладия, имеют импульс равный 5,7 10 -27 кг м/с. Найти скорость фотоэлектронов, работа выхода для палладия 5эВ.
В2. Найти работу выхода электрона с поверхности некоторого материала, если при облучении этого материала желтым светом скорость выбитых электронов равна 0,28∙106 м/с. Длина волны желтого света равна 590 нм.
В3. На металлическую пластину падает монохроматический свет длиной волны λ= 0,42 мкм. Фототок прекращается при задерживающем напряжении 0,95 В. Определить работу выхода электронов с поверхности пластины.
С1. «Красная граница» фотоэффекта для натрия λкр = 540 нм. Каково запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих из натриевого фотокатода, освещенного светом c длиной волны λ = 400 нм? Ответ округлите до десятых.
С2. Металлическую пластину освещают монохроматическим светом с длиной волны λ=531 нм. Каков максимальный импульс фотоэлектронов, если работа выхода электронов из данного металла Aвых=1,73 ⋅ 10−19 Дж?
Читайте также: