Практикум із розв'язування задач № 5

 
 

Практикум із розв'язування задач № 5

Опрацювавши цей практикум, ви навчитесь розв'язувати задачі на розрахунок енергії та імпульсу фотона, застосовувати формулу Планка та рівняння Ейнштейна для фотоефекту.

Надаємо орієнтовний алгоритм розв'язування задач на фотоефект:

1) записати рівняння Ейнштейна у загальному вигляді hv = A + Wmax;

2) за потреби використовувати додаткові формули:

3) якщо за умовою задачі відомо матеріал опромінюваної речовини, то за таблицею визначити роботу виходу електрона з неї;

4) обчислити невідому величину.

Зазвичай у таблицях робота виходу виражається в еВ, тому потрібно застосовувати зв'язок між еВ і Дж (1 еВ = 1,6 · 10-19 Дж).

У процесі розв'язування задач розділу «Квантова фізика» використовують наступну інтерпретацію експериментальних закономірностей фотоефекту:

1) шила струму насичення прямо пропорційна інтенсивності падаючого світла і не залежить від його частоти;

2) величина гальмівної напруги прямо пропорційна частоті світла і не залежить від його інтенсивності;

3) для кожної речовини характерна власна найменша частота vmin (відповідно, найбільша довжина λmax) хвилі, що називається червоною межею фотоефекту, за якої він вже (ще) можливий:

4) фотоефект безінерційний;

5) маса спокою фотона дорівнює нулю, оскільки він існує лише в русі зі швидкістю світла в будь-яких системах відліку.

Приклади розв'язування задач

Задача 1. Найбільша довжина хвилі, за якої можливий фотоефект для вольфраму, становить 0,275 мкм. Знайдіть роботу виходу з металу; максимальну швидкість електронів, що вилітають з нього під дією світла з довжиною хвилі 0,18 мкм; їх енергію.


TEXTBOOKS

Задача 2. Енергія фотона дорівнює кінетичній енергії електрона, що має початкову швидкість 106 м/с і прискорена різницею потенціалів 4 В. Знайдіть довжину його хвилі.

Задача 3. У процесі фотоефекту електрони, що вириваються із поверхні металу під дією випромінювання частотою 2 · 1015 Гц, повністю затримуються гальмівним електричним полем із різницею потенціалів 7 В та частотою 4 · 1015 Гц із різницею потенціалів 15 В. Обчислити постійну Планка.

Задача 4. Внаслідок переходу атома Гідрогену з одного стаціонарного стану в інший випромінюється фотон з довжиною хвилі 0,486 мкм. Визначити, на скільки зменшиться енергія атома.


TEXTBOOKS

Задачі для самостійного розв'язування

  • 1(п). Чому проявлення фотографічних знімків здійснюється за червоного освітлення?
  • 2(п). На яку поверхню, чорну чи білу, світло чинить більший тиск?
  • 3(с). Скільки фотонів потрапляє за 1 с в око людини, якщо воно сприймає світло з довжиною хвилі 0,5 мкм при потужності світлового потоку 2 · 10-17 Вт?
  • 4(с). Визначте найбільшу довжину хвилі, за якої можливий фотоефект для платини.
  • 5(с). Визначте найбільшу швидкість електрона, що вилетів із Цезію під дією світла з довжиною хвилі 400 нм. Авих = 1,94 еВ.
  • 6(с). Найбільша довжина хвилі, за якої можливий фотоефект для Калію, становить 6,2 · 10-5 см. Знайдіть роботу виходу електронів.
  • 7(с). Визначте енергію фотона, якщо довжина хвилі, що відповідає йому, дорівнює 17 · 10-3 м.
  • 8(с) Визначте роботу виходу електронів із поверхні Цинку, якщо довжина хвилі, що відповідає його червоній межі, становить 300 нм.
  • 9(с). Знайдіть червону межу фотоефекту для Літію. Авих = 2,4 еВ
  • 10(с). Знайдіть гальмівну різницю потенціалів електронів, що вириваються під час освітлення Калію світлом з довжиною хвилі 330 нм. Авих = 2,2 еВ
  • 11(д). Червона межа фотоефекту для Калію відповідає довжині хвилі 0,577 мкм. За якої різниці потенціалів між електродами припиняється емісія електронів, якщо калієвий катод освітлювати випромінюванням з довжиною хвилі 0,4 мкм?
  • 12(д). Визначте червону межу фотоефекту Цезію, якщо під час його освітлення випромінюванням з довжиною хвилі 0,35 мкм, гальмівний потенціал дорівнює 1,47 В.
  • 13(д). Знайдіть масу фотона: а) червоної частини спектра видимого світла (λ = 700 нм); б) рентгенівських променів (λ = 25 пм); в) гамма-променів (λ = 1,24 пм) .
  • 14(д). Знайдіть енергію, масу й імпульс фотона, якщо довжина хвилі, що йому відповідає, дорівнює 1,6 пм.
  • 15(д). З якою швидкістю повинен рухатися електрон, щоб його кінетична енергія дорівнювала енергії фотона з довжиною хвилі 520 нм?
  • 16(д). Яку енергію повинен мати фотон, щоб його маса дорівнювала масі спокою електрона?.


TEXTBOOKS

  • 18(д). У роботі О. Столєтова «Активно-електричні дослідження» (1888 р.) уперше було встановлено основні закони фотоефекту. Один із результатів його дослідів сформульовано так: «Розряджаючу дію мають промені найвищого заломлення із довжиною хвилі менше 295 нм». Знайдіть роботу виходу електрона із металу, з яким працював учений.
  • 19(д). Знайдіть довжину хвилі світла, що відповідає червоній межі фотоефекту для Літію, Натрію, Калію і Цезію.
  • 20(д). Довжина хвилі світла, що відповідає червоній межі фотоефекту для певного металу рівна 275 нм. Знайдіть максимальну енергію фотона, що його викликає.
  • 21(д). Знайдіть частоту світла, що вириває з металу електрони, які повністю затримуються різницею потенціалів 3 В. Фотоефект стискається за частоти світла 6 · 1014 Гц. Знайдіть роботу виходу електрона.
  • 22(д). Фотони енергією 4,9 еВ виривають електрони з металу з роботою виходу 4,5 еВ. Знайдіть максимальний імпульс, що передається поверхні металу під час вильоту кожного електрона.
  • 23(д). У процесі фотоефекту з платинової поверхні електрони повністю затримуються різницею потенціалів 0,8 В. Знайдіть довжину хвилі опромінення і граничну довжину хвилі, за якої ще можливий фотоефект.
  • 24(в). Вакуумний фотоелемент складається з центрального катода (вольфрамової кульки) і анода (внутрішній поверхні посрібленої зсередини колби). Контактна різниця потенціалів між електродами 0,6 В прискорює електрони, що вилітають. Фотоелемент освітлюється світлом з довжиною хвилі 230 нм. Яку гальмівну різницю потенціалів потріб-
  • но прикласти між електродами, щоб фотострум впав до нуля? Яку швидкість отримають електрони, коли долетять до анода, якщо не прикладати між катодом і анодом різницю потенціалів?
  • 25(в). Між електродами фотоелемента з попередньої задачі прикладена гальмівна різниця потенціалів 1 В. За якою граничною довжиною хвилі світла, що падає на катод, розпочинається фотоефект?
  • 26(в). Крапля води об'ємом 0,2 мл нагрівається світлом з довжиною хвилі 0,75 мкм, поглинаючи щосекунди 1010 фотонів. Визначте швидкість нагрівання води.
  • 27(в). Яка частина енергії фотона, що викликає фотоефект, витрачається на роботу виходу, якщо максимальна швидкість електронів, вирваних із поверхні Цинку, становить 10м/с? Червона межа фотоефекту для Цинку відповідає довжині хвилі 290 нм.
  • 28(в). На поверхню металу падає потік випромінювання з довжиною хвилі 0,36 мкм потужністю 5 мкВт. Визначте силу фотоструму насичення, якщо лише 5 % падаючих фотонів вибивають електрони.
  • 29(в). Паралельні промені з довжиною хвилі 0,5 мкм падають нормально на зачорнену поверхню, здійснюючи тиск 10-9 Н/см2. Визначте число фотонів, що містяться в 1 м3 падаючого світлового потоку.
скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики і астрономії за 11 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.