Металлическую пластинку облучают светом с длиной волны лямбда как изменится максимальная скорость

Обновлено: 02.07.2024

1.Как изменится со временем интенсивность испускания электронов цинковой пластинкой при облучении ее ультрафиолетовым светом?
A. уменьшается Б. увеличивается В. Не изменяется Г.нет верных вариантов ответа

2. Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если, не изменяя частоту, увеличить световой поток в 2 раза?
A. уменьшится Б. увеличится В. Не изменится Г.нет верных вариантов ответа

3. Как изменится фототок насыщения при увеличении частоты облучающего света и неизменном световом потоке?
A. уменьшится Б. увеличится В. Не изменится Г.нет верных вариантов ответа

4. Частота облучающего света увеличилась в 2 раза. Как изменилось запирающее напряжение фотоэлемента?
A. уменьшилось больше, чем в 2 раза Б. увеличилось больше, чем в 2 раза В. Не изменилось Г. увеличилось больше, чем в 4 раза

5. Запишите уравнение Эйнштейна.

6. Можно ли законы фотоэффекта объяснить на основе волновой теории света?
А. нельзя Б.можно В.можно частично Г. нет верных вариантов ответа

7. Незаряженную металлическую пластину освещают рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами. Каков результат опыта?
A. пластинка заряжается отрицательно Б. пластинка заряжается положительно В. Пластинка остаётся незаряженной Г.нет верных вариантов ответа

8. Как изменится время разрядки цинковой пластины заряженной отрицательно, если поставить светофильтр, задерживающий инфракрасную часть спектра?
A. уменьшится Б. увеличится В. Не изменится Г.нет верных вариантов ответа

9. Красная граница фотоэффекта для серебра равна 0,33 мкм. Чему равна в электрон-вольтах работа выхода электрона из серебра?
А. 5,75 эВ Б. 9 эВ В. 12 эВ Г. 3,75 эВ

10. Вычислить энергию, массу и импульс фотона, длина волны которого 400 нм.
А. 4,97*10 -21 Дж; 5,5*10 -37 кг; 1,65*10 -28 кг * м/с Б. 4,97*10 -20 Дж; 5,5*10 -35 кг; 1,65*10 -26 кг * м/с
В. 4,97*10 -19 Дж; 5,5*10 -36 кг; 1,65*10 -27 кг * м/с Г. 9,97*10 -19 Дж; 6,5*10 -36 кг; 3,65*10 -27 кг * м/с

11. Мощность монохроматического источника света 132 Вт. За время t=2 с источник испускает N=8*10 20 световых квантов. Найдите длину волны излучения.

12. Какую максимальную скорость могут получить вылетевшие из калия электроны при облучении его фиолетовым светом с длиной волны 0,42 мкм? Работа выхода электронов для калия равна 2 эВ.

Ответы.
1 А
2 В
3 В
4 Б
5 h?=Ав +mv2/2
6 А
7 Б
8 В
9 Г
10 В
11 0,6 мкм
12 580 км/с

2021-07-14
Катод фотоэлемента освещается монохроматическим светом с длиной волны $\lambda_$ (рис.). При отрицательном потенциале на аноде $U_ = 1,6 В$ ток в цепи прекращается. При изменении длины волны света $\beta = 1,5$ раза для прекращения тока ребовалось подать на анод отрицательный потенциал $U_ = - 1,8 В$. Определите работу выхода материала катода.

Сначала разберемся, почему при нулевой разности потенциалов между катодом и анодом в замкнутой цепи фотоэлемента течет ток и почему необходимо прикладывать задерживающую разность потенциалов, чтобы ток стал равным нулю.

При освещении фотокатода светом происходит взаимодействие квантов света с электронами вещества, причем в случае внешнего фотоэффекта речь идет о слабо связанных с атомами электронах проводимости. Есть вероятность, что в результате этого взаимодействия фотон будет полностью поглощен электроном. (Это чисто релятивистский эффект, который невозможно понять и объяснить, основываясь на обычных классических представлениях.) Поглощенная электроном энергия кванта света переходит в его кинетическую энергию, и, если импульс электрона направлен к поверхности освещаемого катода, он может выйти за пределы катода в вакуум. Максимальная кинетическая энергия $E_$ электрона за пределами катода определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

где $A$ - минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества в вакуум, которую и называют работой выхода. Поэтому, если $E_ > 0$, вылетевшие электроны смогут достигнуть анода, т.е. в цепи будет течь ток. Очевидно, что фототок станет равным нулю, если задерживающая разность потенциалов между катодом и анодом составит по модулю

где $e$ - заряд электрона.

Теперь перейдем к решению нашей задачи. При освещении катода светом с длиной волны $\lambda_$ можно записать

Во втором случае абсолютная величина задерживающего потенциала увеличилась, следовательно, длина волны света уменьшилась, поэтому

5. Запишите уравнение Эйнштейна.

Ответы.
1 А
2 В
3 В
4 Б
5 h?=Ав +mv2/2
6 А
7 Б
8 В
9 Г
10 В
11 0,6 мкм
12 580 км/с

5. Запишите уравнение Эйнштейна.

6. Можно ли законы фотоэффекта объяснить на основе волновой теории света?
А. нельзя Б. можно В. можно частично Г. нет верных вариантов ответа

10. Вычислить энергию, массу и импульс фотона, длина волны которого 400 нм.
А. 4,9710-21 Дж; 5,510-37кг; 1,6510 -28 кг м/с Б. 4,9710-20 Дж; 5,510-35 кг; 1,6510 -26 кг м/с
В. 4,9710-19 Дж; 5,510-36 кг; 1,6510 -27 кг м/с Г. 9,9710-19 Дж; 6,510-36 кг; 3,6510 -27 кг м/с

11. Мощность монохроматического источника света 132 Вт. За время t=2 с источник испускает N=81020 световых квантов. Найдите длину волны излучения.

Ответы.
1 А
2 В
3 В
4 Б
5 h?=Ав +mv2/2
6 А
7 Б
8 В
9 Г
10 В
11 0,6 мкм
12 580 км/с

В 1888 г. Г. Герц обнаружил, что при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

Фотоэффект можно наблюдать в следующих случаях:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом. Она быстро разряжается. Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительныйэлектрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототек, регистрируемый чувствительным гальванометром.

Законы фотоэффекта

Количественные закономерности фотоэффекта (1888—1889) были установлены А. Г. Столетовым.

Он использовал вакуумный стеклянный баллон с двумя электродами. Через кварцевое стекло на катод попадает свет (в том числе ультрафиолетовое излучение). С помощью потенциометра можно регулировать напряжение между электродами. Ток в цепи измерялся миллиамперметром.

В результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный ток.

При увеличении напряжения, поле разгоняет электроны, и ток увеличивается, достигая насыщения, при котором все выбитые электроны достигают анода.

Если приложить обратное напряжение, то электроны тормозятся и ток уменьшается. При так называемом запирающем напряжении фототок прекращается. Согласно закону сохранения энергии , где m- масса электрона, а υmax - максимальная скорость фотоэлектрона.

Важнейшим свойством фотоэффекта является его безынерционность,которая не может быть объяснена с точки зрения волной теории.

Первый закон

Исследуя зависимость силы тока в баллоне от напряжения между электродами при постоянном световом потоке на один из них, он установил первый закон фотоэффекта.

Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

Т.к. сила тока определяется величиной заряда, а световой поток - энергией светового пучка, то можно сказать:

число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.

Второй закон

Изменяя условия освещения на этой же установке, А. Г. Столетов открыл второй закон фотоэффекта: кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

Из опыта следовало, что если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно, увеличивается и кинетическая энергия фотоэлектронов. Таким образом, кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света.

Третий закон

Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил третий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т. е. существует наименьшая частота nmin, при которой еще возможен фотоэффект.

При n < nmin ни при какой интенсивности волны падающего на фотокатод света фотоэффект не произойдет. Т.к. , то минимальной частотесвета соответствует максимальная длина волны.

Теория фотоэффекта

А. Эйнштейн, развив идею М. Планка (1905), показал, что законы фотоэффекта могут быть объяснены при помощи квантовой теории. Явление фотоэффекта экспериментально доказывает: свет имеет прерывистую структуру. Излученная порция E=hv сохраняет свою индивидуальность и поглощается веществом только целиком.

Эйнштейн предположил: 1. Один фотон может выбить только один электрон (это верно для всех процессов с небольшой интенсивностью излучения).

2. На основании закона сохранения энергии:

- уравнение Эйнштейна.

В этом уравнении: ν - частота падающего света, m - масса электрона (фотоэлектрона), υ - скорость электрона, h - постоянная Планка, A - работа выхода электронов из металла.

Работа выхода - это характеристика материала (табличная величина). Она показывает, какую работу должен совершить электрон, чтобы преодолеть поверхностную разность потенциалов и выйти за пределы металла. Работа выхода обычно измеряется в электронвольтах (эВ).

Доказательство законов фотоэффекта

1. Число фотонов Nф равно числу электронов Nэ. Энергия света . Следовательно, .

2. Из уравнения Эйнштейна:

3. Минимальная частота света соответствует Ек=0, то или .

Читайте также: