Когда на металлическую пластину падает электромагнитное излучение с длиной волны лямбда максимальная

Обновлено: 05.07.2024

На металлическую пластинку направили пучок света от лазера, вызвав фотоэффект. Интенсивность лазерного излучения плавно увеличивают, не меняя его частоты. Как меняются в результате этого число вылетающих в единицу времени фотоэлектронов и их максимальная кинетическая энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

При увеличении интенсивности увеличивается количество фотонов, следовательно, увеличивается количество вылетающих электронов.
Максимальная кинетическая энергия зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности
Уравнение Энштейна (фотоэффект): \[h\nu=A_>+E_k\]

При освещении металлической пластины светом длиной волны \(\lambda\) наблюдается явление фотоэлектрического эффекта. Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими процесс фотоэффекта, перечисленными в первом столбце, и их изменениями во втором столбце при уменьшении в 2 раза длины волны падающего на пластину света. \[\begin <|c|c|>\hline \text < ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ>& \text< ИХ ИЗМЕНЕНИЯ>\\ \hline \text< А) частота световой волны>& \text< 1) остается неизменной>\\ \text < Б) энергия фотона>& \text< 2) увеличивается в 2 раза>\\ \text < В) работа выхода>& \text< 3) уменьшается в 2 раза>\\ \text< Г) максимальная кинетическая энергия фотоэлектрон>а& \text < 4) увеличивается более чем в 2 раза>\\ & \text < 5) увеличивается менее чем в 2 раза>\\ \hline \end\]

При уменьшении длины волны частота света увеличивается \[\nu=\frac<\lambda>\] A) 2
Энергия фотона: \[E=h\nu=\frac<\lambda>\] Б) 2
Работа выхода – это характеристика материала
В) 1
Уравнение Энштейна (фотоэффект): \[h\nu=A_>+E_k\] Г) 4

На дифракционную решётку с периодом \(d\) перпендикулярно её поверхности падает параллельный пучок света с длиной волны \(\lambda\) . Определите, как изменятся число наблюдаемых главных дифракционных максимумов и расстояние от центра дифракционной картины до первого главного дифракционного максимума, если увеличить длину волны падающего света.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем таблице:

Дифракционная решетка: \[dsin\varphi=m\lambda\] Число наблюдаемых максимумов определяется, когда \(sin\varphi=1\)
При увеличении длины волны число наблюдаемых максимумов уменьшается.
Из формулы дифракционной решетки при увеличении длины волны угол, под которым наблюдается максимум увеличивается, следовательно, расстояние между максимумами увеличивается.

На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны \(\lambda\) и частоты света \(\nu\) . Установите соответствие между графиком и той энергией, для которой он может определять представленную зависимость. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ВИД ЗАВИСИМОСТИ
1) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света
2) зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света
3) зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света
4) зависимость потенциальной энергии взаимодействия
фотоэлектронов с ионами металла от длины волны падающего света

А) График представляет собой часть гиперболы, следовательно, это энергия падающих фотонов от длины волны: \[E=\dfrac<\lambda>\] т.к. длина волны находится в знаменателе.
Б) Рассмотрим уравнение Энштейна: \[h\nu =A+E_\] если \(h \nu , то кинетическая энергия равна 0, а если \(h\nu> A\) , то кинетическая энергия больше 0, следовательно под Б номер 1

На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графике А представлена зависимость энергии фотонов, падающих на катод, от физической величины \(x_1\) , а на графике Б – зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от физической величины \(x_2\) . Какая из физических величин отложена на горизонтальной оси на графике А и какая – на графике Б?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА x
1) длина волны
2) массовое число
3) заряд ядра
4) частота

Интенсивность монохроматического светового пучка плавно увеличивают, не меняя длину волны света. Как изменяются при этом запирающее напряжение и скорость каждого фотона? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

“Досрочная волна 2019 вариант 1”

От интенсивности не зависит ни скорость, ни запирающее напряжение: \[h\nu = A+ eU=A+\dfrac\]

В сегодняшней статье решаем задачи по физике. Тема – эффект Комптона.

Подпишитесь на наш телеграм, там много полезных материалов для учебы. А если хотите скидку, ищите ее на нашем втором канале для клиентов.

Доверь свою работу кандидату наук!

Узнать стоимость бесплатно

Не знаете, с чего начать решение? Вот вам общая памятка по решению физических задач и более 40 формул, держите их под рукой!

Кстати, у нас есть еще и справочник с теорией. Нужна теория по эффекту Комптона? Пожалуйста!

Задача на эффект Комптона №1

Условие

Узкий пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на рассеивающее вещество. Найти угол комптоновского рассеяния, если длина волны излучения увеличилась на 1 пм.

Решение

Запишем формулу эффекта Комптона:

λ ' - λ = 2 λ с е sin 2 θ 2

Отсюда найдем искомый угол θ :

θ = 2 a c r sin ∆ λ 2 λ e c = 2 a r c sin 1 · 10 - 12 2 · 2 , 4263 · 10 - 12 = 53 , 95 °

Ответ: θ = 53 , 95 ° .

Задача на эффект Комптона №2

Условие

Гамма-излучение с длиной волны 0 , 83 · 10 - 13 м рассеялось на свободных протонах под углом 180 ° . Найти энергию фотона после рассеяния.

Решение

По формуле эффекта Комптона:

λ ' = λ + λ p c · 1 - cos θ

λ ' = 0 , 83 · 10 - 13 + 1 , 3214 · 10 - 15 · 1 - - 1 ≈ 8 , 56 · 10 - 14 м

Выразим энергию через длину волны:

Е ' = h c λ ' = 6 , 62 · 10 - 34 · 3 · 10 8 8 , 56 · 10 - 14 = 2 , 32 · 10 - 12 Д ж

Ответ: 2 , 32 п Д ж

Задача на эффект Комптона №3

Условие

В результате комптоновского рассеяния под углом 174 ° длина волны фотона стала равной 8 пм. Во сколько раз уменьшилась частота фотона?

Решение

Из формулы для эффекта Комптона найдем:

λ ' - λ = λ е с · 1 - cos θ λ = λ ' - λ e c · 1 - cos θ λ = 8 · 10 - 12 - 2 , 4263 · 10 - 12 1 - - 0 , 9945 ≈ 3 , 16 · 10 - 12 м

Частоту фотона после рассеяния найдем из формулы для длины волны:

λ = с ϑ ϑ = с λ = 3 · 10 8 3 , 16 · 10 - 12 = 94 , 87 · 10 18 Г ц

Частота фотона до рассеивания:

ϑ ' = с λ ' = 3 · 10 8 8 · 10 - 12 = 37 , 47 · 10 18 Г ц

ϑ ϑ ' = 94 , 87 37 , 47 ≈ 2 , 5

Ответ: уменьшилась в 2,5 раза.

Задача на эффект Комптона №4

Условие

В результате эффекта Комптона фотон с энергией ε 1 = 1 , 02 МэВ рассеян на свободных электронах на угол θ = 150 ° . Определить энергию рассеянного фотона.

Решение

Согласно формуле Комптона изменение длины волны фотона при рассеянии на свободном электроне:

∆ λ = h c E 0 1 - cos θ

Здесь E 0 – энергия покоя электрона.

С учетом того, что ε = h ϑ = h c λ и λ = h c ε , первую формулу можно переписать в следующем виде:

h c ε - h c ε 1 = h c ε 0 1 - cos θ

Отсюда можно найти энергию рассеянного фотона ε 2 :

1 ε 2 - 1 ε 1 = 1 - cos θ E 0 ε 2 = ε 1 E 0 E 0 + ε 1 1 - cos θ

Энергия покоя электрона равна E 0 = m c 2

Подставим значения и рассчитаем:

Е 0 = 9 , 11 · 10 - 31 · 9 · 10 16 = 8 , 199 · 10 - 14 Д ж = 0 , 511 · 10 6 э В = 0 , 511 М э В ε 2 = 1 , 02 · 0 , 511 0 , 511 + 1 , 02 1 - с o s 150 ° = 0 , 216 М э В

Ответ: 0 , 216 М э В .

Задача на эффект Комптона №5

Условие

При каком угле рассеивания фотонов происходит максимально возможное изменение длины волны?

Решение

Длина волны рассеянного фотона в результате эффекта Комптона возрастает тем больше, чем больше угол рассеивания фотона. Максимально возможное значение этого угла θ = 180 ° , т.е. фотон меняет направление движения на противоположное. Тогда формула Комптона принимает вид:

Нужно больше задач? Не проблема! Вот, например, задачи на фотоэффект.

Вопрос 1. В чем суть эффекта Комптона?

Ответ. Эффект Комптона – явление, сопровождающее рассеяние электромагнитного излучения на свободных (слабосвязанных) электронах атома, приводящее к изменению его частоты (длины волны).

Вопрос 2. Какие закономерности существуют для комптоновского рассеяния?

Ответ. Комптоновское рассеяние подчиняется следующим закономерностям:

рассеянное излучение обладает высокой интенсивностью для веществ с малым атомным весом и малой интенсивностью для веществ с большим атомным весом;
при увеличении угла рассеяния интенсивность рассеянного излучения в эффекте Комптона возрастает (интенсивность при классическом рассеянии падает с увеличением угла рассеяния);
смещение длины волны рассеянного излучения зависит от угла рассеяния;
при одинаковых углах рассеяния величина смещения одна и та же для всех рассеивающих веществ.

Вопрос 3. Что такое комптоновская длина волны?

Ответ. Комптоновская длина волны является постоянной величиной для частицы, на которой происходит рассеяние электромагнитного излучения.

Здесь m – масса частицы, на которой происходит рассеяние.

Вопрос 4. Запишите формулу Комптона.

Ответ. Формула комптона имеет вид:

∆ λ = λ ' - λ = λ с 1 - cos θ

Здесь λ – длина волны падающего излучения, λ ' – длина волны рассеянного излучения, θ – угол рассеяния, λ с – комптоновская длина волны.

Вопрос 5. Какую премию получил Комптон за открытие данного эффекта?

Ответ. В 1927 году Комптон (совместно с Вильсоном) получил Нобелевскую премию.

Нужна помощь в решении задач? В профессиональном сервисе для учащихся вам помогут решить любую, хоть с тремя звездочками. Обращайтесь в любое время.

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Фототок, вызываемый падением электромагнитного излучения с длиной волны l₁ = 0,44 мкм на катод, прекращается при задерживающей разности потенциалов U_з = 0,95 В. Определить работу выхода катода и максимальную скорость фотоэлектронов. Какой станет максимальная скорость фотоэлектронов, если у падающего излучения длина волны уменьшится в два раза?

Для расчета работы выхода напишем формулу (5.3), используя выражение для энергии фотонов (5.1) и равенство T = eU_з:

или .

Подставим числовые значения величин и произведем вычисления:

Скорость фотоэлектрона определим через кинетическую энергию, равную в первом случае T₁=eU_з= 0,95 эВ. Эта величина значительно меньше энергии покоя электрона (m_oc 2 =0,511 МэВ). Следовательно, в данном случае можно использовать нерелятивистское выражение для кинетической энергии:

. Тогда .

м/с.

При замене падающего излучения на излучение с длиной волны l₂= l₁ /2 =0,22 мкм энергия фотона увеличится в два раза, а кинетическая энергия фотоэлектрона увеличится в соответствии с формулой (5.3):

T₂ = Е_ф2- А или .

Учитывая, что , получим:

Ответ: A = 1,87 эВ (цезий), , .

Эффект Комптона

Представление о фотонах было окончательно подтверждено при изучении их рассеяния на свободных электронах (эффект Комптона - 1922 г.).

Комптон обнаружил, что если рентгеновское излучение с длиной волны λ рассеивается веществом, то в рассеянном потоке, наряду с излучением с той же длиной волны, наблюдается излучение с большей длиной волны λ’:

, (5.4)

где: - масса покоя электрона, J -угол рассеяния фотона, а величина

(5.5)

называется комптоновской длиной волны электрона.

Рис. 5.2. Упругое соударение фотона со свободным электроном при эффекте Комптона

Объяснить эффект Комптона можно, рассматривая упругое соударение фотона с неподвижным свободным (или слабо связанным с атомом) электроном. Векторная диаграмма закона сохранения импульса в процессе соударения налетающего фотона с импульсом с покоящимся электроном приведена на рис. 5.2. После удара у фотона остается импульс , а электрон приобретает импульс . Используя законы сохранения энергии и импульса, можно получить формулу взаимосвязи длин волн налетающего l и рассеянногоl` фотонов (5.4).

Submit to our newsletter to receive exclusive stories delivered to you inbox!

Главный Попко

Лучший ответ:

Таня Масян

Энергия фотонов высчитывается по формуле:
hv=Aвых Ek
Т.к. Ek=Aвых/2 , то
hv=Aвых Aвых/2=6 3=9эВ
hv-энергия фотонов.
Ответ:9 Эв

Вы можете из нескольких рисунков создать анимацию (или целый мультфильм!). Для этого нарисуйте несколько последовательных кадров и нажмите кнопку Просмотр анимации.

Читайте также: