Работа выхода из металла равна 4 28 эв найти красную границу фотоэффекта
Обновлено: 14.05.2024
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.
Задачи на тему «Фотоны и фотоэффект» с решением
В сегодняшней статье нашей традиционной рубрики «физика» разбираем задачи на фотоэффект.
Доверь свою работу кандидату наук!
Узнать стоимость бесплатно
Задачи на фотоэффект с решениями
Прежде чем приступать к решению задач, напоминаем про памятку и формулы. Эти материалы пригодятся при решении задач по любой теме.
Задача на фотоны и фотоэффект №1
Условие
Найти энергию фотона ε (в Дж) для электромагнитного излучения с частотой ϑ = 100 · 10 14 Г ц .
Решение
Это типичная задача на энергию фотона. Применим формулу:
Здесь h - постоянная Планка. Произведем расчет:
ε = 6 , 63 · 10 - 34 · 10 · 10 14 = 6 , 63 · 10 - 18 Д ж
Ответ: ε = 6 , 63 · 10 - 18 Д ж .
Задача на фотоны и фотоэффект №2
При фиксированной частоте падающего света в опытах №1 и №2 получены вольтамперные характеристики фотоэффекта (см. рис.). Величины фототоков насыщения равны I 1 и I 2 , соответственно. Найти отношение числа фотоэлектронов N 1 к N 2 в этих двух опытах.
I 1 = 13 , 5 м к А I 2 = 10 , 6 м к А
Вольтамперная характеристика фотоэффекта показывает зависимость тока от напряжения между электродами. При выходе тока на насыщение все фотоэлектроны, выбитые из фотокатода, попадают на анод. Таким образом, величина тока насыщения пропорциональна числу фотоэлектронов. Тогда:
N 1 N 2 = I 1 I 2 = 13 , 5 10 , 6 = 1 , 27
Ответ: 1 , 27 .
Задача на фотоны и фотоэффект №3
Энергия падающего фотона равна:
Далее для решения задачи примененим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, которое можно записать в виде:
h c λ = h c λ 0 + E к
Отсюда найдем кинетическую энергию:
E к = h c λ - h c λ 0 = h c λ 0 - λ λ λ 0
Чтобы найти искомую долю, разделим кинетическую энергию на энергию фотона:
W = E к ε = h c λ 0 - λ λ h c · λ λ 0 = λ 0 - λ λ 0 = 3 · 10 - 7 - 10 - 7 3 · 10 - 7 = 0 , 667
Ответ: W = 0 , 667 .
Задача на фотоны и фотоэффект №4
Максимальная энергия фотоэлектронов, вылетающих из металла при его освещении лучами с длиной волны 325 нм, равна T т a x = 2 , 3 · 10 - 19 Д ж . Определите работу выхода и красную границу фотоэффекта.
Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:
h ϑ = h c λ = A + T m a x
Отсюда работа выхода A равна:
A = h c λ - T m a x
Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому получаем:
A = h c λ 0 λ 0 = h c A
A = 6 , 63 · 10 - 34 · 3 · 10 8 3 , 25 · 10 - 7 - 2 , 3 · 10 - 9 = 3 , 81 · 10 - 19 Д ж
λ 0 = 6 , 63 · 10 - 34 · 3 · 10 8 3 , 81 · 10 - 19 = 520 н м
Ответ: A = 3 , 81 · 10 - 19 Д ж ; λ 0 = 520 н м .
Задача на фотоны и фотоэффект №5
Наибольшая длина волны света λ 0 , при которой еще может наблюдаться фотоэффект на сурьме, равна 310 нм. Найдите скорость электронов, выбитых из калия светом с длиной волны 140 нм.
Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому для работы выхода получаем:
h c λ = A + T m a x
Учитывая, что T m a x = m v 2 m a x 2 , определим максимальную скорость электронов при фотоэффекте:
v m a x = 2 h c m 1 λ - 1 λ 0
v m a x = 2 · 6 , 63 · 10 - 34 9 , 1 · 10 - 31 1 1 , 4 · 10 - 7 - 1 3 , 1 · 10 - 7 = 1 , 3 · 10 6 м с
Ответ: 1 , 3 · 10 6 м с .
Вопросы с ответами на тему «Фотоны и фотоэффект»
Вопрос 1. В чем суть фотоэффекта?
Ответ. Фотоэффект — это явление «выбивания» электронов из вещества под действием света (электромагнитного излучения).
Вопрос 2. Что такое ток насыщения?
Ответ. Ток насыщения при фотоэффекте — максимальное значение фототока.
Вопрос 3. Что такое красная граница фотоэффекта?
Ответ. Это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой еще возможен внешний фотоэффект.
Вопрос 4. Что такое работа выхода?
Ответ. Это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы выбить его из металла.
Вопрос 5. Что такое квант?
Ответ. Неделимая порция какой-либо величины в физике.
Нужна помощь в решении задач и выполнении других типов заданий? Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся по любому вопросу.
Примеры решенных задач по физике на тему "Фотоэффект"
Урок по физике для студентов 2 курса НПО "Фотоэффект"
При рассмотрении этой интересной темы мы продолжаем изучать раздел “Квантовая физика”, постараемся выяснить какое действие оказывает свет на вещество и от чего зависит это действие. Но сначала мы повторим материал, пройденный на прошлом уроке, без которого сложно разобраться в тонкостях фотоэффекта. На прошлом уроке мы рассмотрели гипотезу Планка.
- Как называется минимальное количество энергии, которое может излучать и поглощать система? (квант)
-Кто впервые вводит в науку понятие «квант энергии»? (М.Планк)
-Объяснение, какой экспериментальной зависимости способствовало зарождению квантовой физики? (закон излучения разогретых твёрдых тел)
- Какого цвета мы видим абсолютно чёрное тело? (любого цвета в зависимости от температуры)
III. Изучение нового материала
В начале 20в зародилась квантовая теория – теория движения и взаимодействия элементарных частиц и состоящих из них систем.
Для объяснения закономерностей теплового излучения М.Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами. Энергия каждой такой порции определяется формулой E = h , где - постоянная Планка; v -частота световой волны.
Еще одним подтверждением правильности квантовой теории было объяснение Альбертом Эйнштейном в 1905г. явление фотоэффекта.
Фотоэффект – явление вырывания электронов из твердых и жидких веществ под действием света.
1. Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект наблюдается в твердых телах, а также в газах.
2. Внутренний фотоэффект – это вызывание электромагнитным излучением переходы электронов внутри проводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу.
3. Вентильный фотоэффект – возникновение фото - э.д.с. при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла.
Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г. Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г. К этому времени уже был открыт электрон (1897 г., Дж. Томсон), и стало ясно, что фотоэффект (или точнее – внешний фотоэффект) состоит в вырывании электронов из вещества под действием падающего на него света.
Исследование фотоэффекта.
Первые опыты по фотоэффекту были начаты Столетовым уже в феврале 1888 года.
В экспериментах использовался стеклянный вакуумный баллон с двумя металлическими электродами, поверхность которых была тщательно очищена. К электродам прикладывалось некоторое напряжение U, полярность которого можно было изменять с помощью двойного ключа. Один из электродов (катод K) через кварцевое окошко освещался монохроматическим светом некоторой длины волны ?. При неизменном световом потоке снималась зависимость силы фототока I от приложенного напряжения.
Законы фотоэффекта
- Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку.
- максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно растет с частотой света и не зависит от его интенсивности.
- Для каждого вещества существует минимальная частота сета, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.
Согласно гипотезе М. Планка, электромагнитная волна состоит из отдельных фотонов и излучение происходит прерывно – квантами, фотонами. Таким образом, и поглощение света должно происходить также прерывно – фотоны передают свою энергию атомам и молекулам вещества целиком.
– уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
mv 2 /2 = eU0 – максимальное значение кинетической энергии фотоэлектрона;
– минимальная частота света, при которой возможен фотоэффект;
V max = hc/ Aвых – максимальная частота света, при которой возможен фотоэффект
- красная граница фотоэффекта
Беседа с уточнением терминов и понятий.
- Явление испускания электронов веществом под действием света, называется…
- Число электронов, вырываемых светом с поверхности вещества за 1с, прямо пропорционально…
- Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с … и не зависит от …
- Для каждого вещества существует наименьшая частота света, при которой еще возможен фотоэффект. Эта частота называется…
- Работа, которую нужно совершить для вырывания электронов с поверхности вещества, называется…
- Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта (формулировка)…
IV. Закрепление и обобщение знаний.
Задача 1. Какова наименьшая частота света, при которой еще наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3,3*10 -19 Дж?
Задача 2. Определите энергию, массу и импульс фотона, соответствующую наиболее длинным и наиболее коротким волнам видимой части спектра?
Задача 3 . Найдите порог фотоэффекта для калия, если работа выхода А =1,32 ЭВ?
В уравнение Эйнштейна
Используя выписанные вами формулы, следующие задачи решите самостоятельно.
1. Работа выхода для материала пластины равна 4эВ. Пластина освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 2,5эВ?
2. На пластину из никеля попадает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого 8эВ. При этом в результате фотоэффекта из пластины вылетают электроны с максимальной энергией 3эВ. Какова работа выхода электронов из никеля?
3. Поток фотонов с энергией 12эВ выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза меньше работы выхода. Определите работу выхода для данного металла.
4. Работа выхода электрона из металла . Найдите максимальную длину волны излучения, которым могут выбиваться электроны.
5. Определите работу выхода электронов из металла, если красная граница фотоэффекта равна 0,255 мкм.
6. Для некоторого металла красной границей фотоэффекта является свет с частотой . Определите кинетическую энергии, которую приобретут электроны под действием излучения с длиной волны
7. Найдите энергию фотона с длиной волны .
8. Найдите кинетическую энергию электрона, вырываемая с поверхности Na фиолетовым светом с длиной волны . Работа выхода Na равен 2,28эВ.
9. Найдите красную границу фотоэффекта для натрия.
10. Найдите длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию , а работа выхода электрона из металла равна .
VI. Домашнее задание.
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 Авых , если максимальная энергия ускоренных электронов Ее 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 Tmax 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 vmax 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 vmax фотоэлектронов, вылетающих из металла под действием γ-излучения с длиной волны λ=0,3 нм.
12. Определить максимальную скорость vmax фотоэлектронов, вылетающих из металла при облучении γ-фотонами с энергией ε=1,53 МэВ.
13. Максимальная скорость vmax фотоэлектронов, вылетающих из металла при облучении его γ-фотонами, равна 291 Мм/с. Определить энергию ε γ-фотонов.
Читайте также: