1. Какое из приведенных ниже выражений наиболее точно опреде­ляет понятие фотоэффекта? Укажите правильный ответ.

Б. Вырывание электронов из вещества под действием света.

А. Энергия, необходимая для отрыва электрона от атома.

3. Какое из приведенных ниже выражений позволяет рассчитать энергию кванта излучения? Укажите все правильные ответы.

4. Какую максимальную кинетическую энергию имеют электроны, вырванные из оксида бария, при облучении светом частотой 1 ПГц?

5. К какому виду следует отнести лучи, энергия фотонов которых равна 4140 эВ?

6. Найти частоту и длину волны излучения, масса фотонов кото­рых равна массе покоя электрона.

7. На металлическую пластину падает монохроматический свет дли­ной волны 0,42 мкм. Фототок прекращается при задержи­вающем напряжении 0,95 В. Определить работу выхода электро­нов с поверхности пластины.

8. Источник света мощностью 100 Вт испускает 5 • 1020 фотонов за 1 с. Найти длину волны излучения.

10. Найти длину волны света, которым освещается поверхность ме­талла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 •Дж, а работа выхода электрона из металла равна 7,5Дж.

11. Для измерения постоянной Планка катод вакуумного фотоэле­мента освещается монохроматическим светом. При длине волны излучения 620 нм ток фотоэлектронов прекращается, если в цепь между катодом и анодом включить задерживающий потенциал не меньше определенного значения. При увеличении длины вол­ны на 25% задерживающий потенциал оказывается на 0,4 В меньше. Определить по этим данным постоянную Планка.

1. При каком условии возможен фотоэффект? Укажите все пра­вильные ответы.

2. Чему равна максимальная кинетическая фотоэлектронов, вы­рываемых из металла под действием фотонов с энергией 8 •Дж, если работа выхода 2 •Дж? Укажите все пра­вильные ответы.

А. 10 •10 – 19Дж; Б. 6 •10 – 19 Дж; В. 5 •10 – 19 Дж.

3. Укажите вещество, для которого возможен фотоэффект под дей­ствием фотонов с энергией 4,8 •Дж. Укажите все правиль­ные утверждения.

4. Какой кинетической энергией обладают электроны, вырванные с поверхности меди, при облучении ее светом с частотой 6 • 1016 Гц?

5. Каков импульс фотона, энергия которого равна 3 эВ?

6. Определить длину волны лучей, фотоны которых имеют такую же энергию, что и электрон, ускоренный напряжением 4В.

7. При фотоэффекте с поверхности серебра задерживающий потен­циал оказался равным 1,2 В. Вычислить частоту падающего света.

9. Красная граница фотоэффекта для металла 6,2 •см. Найти величину запирающего напряжения для фотоэлектронов при ос­вещении металла светом с длиной волны 330 нм.

11. 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?

А. Частица, движущаяся с большой скоростью и обладающая массой, зависящей от скорости.

Б. Частица, движущаяся со скоростью света и обладающая массой покоя, отличной от нуля.

2. Какое из выражений определяет энергию фотона? Укажите пра­вильный ответ.

4. 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,

5. Зная, что длина электромагнитного излучения 5,5 •м, найти частоту и энергию фотона (в Дж и эВ).

8. Какова мощность источника света, испускающего 5 • 1013 фотонов за 1 с? Длина волны излучения 0,1 нм.

9. Глаз после длительного пребывания в темноте способен восприни­мать свет длиной волны 0,5 мкм при помощи излучения, равного 2,1 •Вт. Сколько фотонов попадает при этом на сетчатку глаза за 1 с?

10. Какая часть энергии фотона, вызывающего фотоэффект, расхо­дуется на работу выхода, если наибольшая скорость электронов, вырванных с поверхности цинка, составляет 106 м/с? Красная граница фотоэффекта для цинка соответствует длине волны 290 нм.

11. На поверхность металла падает поток излучения с длиной волны 0,36 мкм, мощность которого 5 мкВт. Определить силу фототока насыщения, если 5% всех падающих фотонов выбивают из ме­талла электроны.

2. Какой из фотонов, соответствующий красному или фиолетовому свету, имеет меньшую энергию? Укажите правильный ответ. А. Красному. Б. Фиолетовому.

В. Энергии обоих фотонов одинаковы.

4. Определить наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом с длиной волны 400 нм.

5. Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длин­ным (760 нм) и наиболее коротким (380 нм) волнам видимой части спектра.

6. Наибольшая длина волны света, при которой происходит фотоэф­фект для вольфрама, 0,275 мкм. Найти работу выхода электро­нов из вольфрама; наибольшую скорость электронов, выры­ваемых из вольфрама светом с длиной волны 0,18 мкм.

8. Какая часть энергии фотона, вызывающего фотоэффект, расхо­дуется на работу выхода, если наибольшая скорость электронов, вырванных с поверхности цинка, составляет 106 м/с? Красная граница фотоэффекта для цинка соответствует длине волны 290 нм.

10. Гелий-неоновый лазер непрерывно излучает свет с длиной волны 630 нм. Сколько фотонов излучает лазер за одну секунду, если его мощность равна 2,0 мВт?

11. Сколько фотонов за секунду излучает нить электрической лампы с полезной мощностью 1 Вт, если средняя длина волны излуче­ния 1 мкм?

pandia.ru

КВАНТОВЫЕ ПОСТУЛАТЫ БОРА.

Средний уровень

ФОТОЭФФЕКТ.

505.Определите наибольшую длину волны света. При которой может происходить фотоэффект для платины.

506.Наибольшая длина волны света, при которой наблюдается фотоэффект для калия 6,2 • 10 -5 см. Найдите работу выхо­да электронов из калия.

507.Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом с частотой 7,5•10 14 Гц.

508.Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом с длиной волны 400 нм.

509.Красная граница фотоэффекта для серебра равна 0,33 мкм. Че­му равна в электронвольтах работа выхода электрона из серебра?

510.Работа выхода электрона с поверхности цезия равна 1,9 эВ. Возникнет ли фотоэффект под действием излучения, имеющего дли­ну волны 0,45 мкм?

511.Найдите работу выхода электрона с поверхности некоторо­го материала, если при облучении этого материала желтым светом скорость выбитых электронов равна 0,28 • 10 6 м/с. Длина волны желтого света равна 590 нм.

512.Какой кинетической энергией обладают электроны, вы­рванные с поверхности меди, при облучении ее светом с частотой 6 • 10 16 Гц?

513.Какую максимальную кинетическую энергию имеют элек­троны, вырванные из оксида бария, при облучении светом частотой 1 ПГц?

514.Какой длины волны свет надо направить на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 2 Мм/с?

515.Наибольшая длина волны света, при которой происходит фо­тоэффект для вольфрама, 0,275 мкм. Найдите работу выхода электронов из вольфрама; наибольшую скорость электронов, вырываемых из вольфрама светом с длиной волны 0,18 мкм.

516.Найдите импульс фотона ультрафиолетового излучения с частотой 1,5•10 15 Гц.

517.Каков импульс фотона, энергия которого равна 3 эВ?

518.Зная, что длина электромагнитного излучения 5,5 • 10 -7 м, найдите частоту и энергию фотона (в Дж и эВ).

519.Определите энергию фотона для оранжевых лучей с длиной волны 0,6 мкм.

520.Определите энергию фотонов, соответствующих наиболее длинным (760 нм) и наиболее коротким (380 нм) волнам видимой части спектра.

521.Определите массу , энергию и импульс фотона видимого света с длиной волны ?=500 нм.

522.Чему равна энергия, масса и импульс фотона для рентгенов­ских лучей (v = 10 18 Гц)?

523.Вычислить энергию, массу и импульс фотона, длина волны ко­торого 400 нм.

524.При переходе атома водорода из четвертого энергетического состояния во второе излучаются фотоны с энергией 2,55 эВ (зеленая линия водородного спектра). Определите длину волны этой линии спектра.

525.Для ионизации атома азота необходима энергия 14,53 эВ. Найдите длину волны излучения, которое вызовет иониза­цию.

526.На сколько изменилась энергия электрона в атоме водорода при излучении атомом фотона с длиной волны 4,86 • 10 -7 м?

527.При переходе электрона в атоме водорода из третьего ста­ционарного состояния на второе излучаются фотоны, соот­ветствующие длине волны 6,52 • 10 -7 м, дающие красную линию водородного спектра. Какую энергию теряет атом водорода при излучении этого фотона?

528.При одном из переходов электрона в атоме водорода из од­ного стационарного уровня на другой произошло излучение кванта света с частотой 4,57 • 10 14 с -1 . Определите, на сколь­ко изменилась энергия электрона в атоме в результате этого излучения.

529.При переходе электрона в атоме водорода из одного энерге­тического уровня на другой энергия атома уменьшилась на 1,89 эВ. При этом атом излучает квант света. Определите длину волны этого излучения.

530.Атом водорода при переходе из одного стационарного состояния в другое испускает последовательно два кванта с длинами волн ?1=40510•10 -10 м и ?2=972•10 -10 м. Определите изменение энергии атома водорода.

studopedia.su

У вас уже есть абонемент? Войти

Данный видеоурок предназначен для самостоятельного ознакомления с темой «Корпускулярно-волновой дуализм. Фотоны». Вначале мы обсудим, что такое корпускулярно-волновой дуализм, присущий свету. Затем обсудим понятие «фотон», дав ему определение, и рассмотрим, как выражается его энергия. Изучим формулы для определения энергии, массы и импульса световых частиц. Решим несколько задач, чтобы закрепить изученный материал.

Тема: Давление света

Урок: Корпускулярно-волновой дуализм. Фотоны

Законы фотоэффекта Столетова и уравнение Эйнштейна для фотоэффекта не оставляли сомнений в прерывистом характере излучения и поглощения света веществом.

При испускании и поглощении свет ведет себя подобно потоку частиц с энергией E=h*?. Порция света оказалась очень похожей на частицу.

Свойства света, обнаруженные при излучении и поглощении, – корпускулярные.

световая частица = фотон = квант электромагнитного излучения (Рис. 1)

Согласно теории относительности, энергия всегда связана с массой соотношением (Рис. 2):

где m – масса фотона

Фотон лишен массы покоя, то есть он не существует в состоянии покоя и при рождении сразу имеет скорость света.

Масса движущегося фотона (Рис. 3):

По известной массе и скорости фотона можно найти его импульс (Рис. 4):

Через длину волны, импульс фотона (Рис. 5):

Импульс фотона направлен по световому лучу.

В современной физике фотон рассматривается как одна из элементарных частиц. Чем больше частота, тем больше энергия и импульс фотона, тем отчетливее выражены корпускулярные свойства света.

Энергия фотонов видимого излучения очень незначительна. Например, фотоны, соответствующие зеленому цвету, обладают энергией E=4*10 -19 Дж.

Сергей Иванович Вавилов установил, что человеческий глаз – это тончайший из приборов, он способен реагировать на различия освещенности, измеряемые единичными квантами.

Ученые были вынуждены ввести представления о свете как о потоке частиц. Но интерференция и дифракция света определенно говорят о наличии у света волновых свойств.

Свет обладает дуализмом.

Дуализм – двойственность свойств.

Встал вопрос о том, что, может быть, все элементарные частицы обладают не только корпускулярными свойствами, но и волновыми. Эту мысль высказал французский ученый Луи де Бройль.

Предположив, что с распространением частиц связано распространение некоторых волн, де Бройль сумел найти длину этих волн. Связь длины волны с импульсом частицы оказалась точно такой же, как и у фотонов.

Длина волны де Бройля (Рис. 6):

Предсказанные де Бройлем волновые свойства частиц впоследствии были обнаружены экспериментально.

Наблюдается дифракция и интерференция электронов и других частиц. Картина, которая получается при дифракции и интерференции электронов, полностью совпадает с картиной световых волн (Рис. 7).

Дифракция и интерференция электронов и других частиц наблюдается на кристаллах. Здесь мы видим картину, подобную той, что получается при дифракции рентгеновских лучей (Рис. 8).

Все эти свойства микрообъектов описываются квантовой механикой, так как механика Ньютона в большинстве случаев здесь оказывается неприменимой.

Квантовая физика позволяет определять различные характеристики элементарных частиц.

Рассмотрим несколько задач.

Задача №1

Определите длину волны излучения, энергия фотонов которого равна энергии покоя электрона (Рис. 9).

m – масса электрона

c – скорость света

h – постоянная Планка

? – длина волны фотона

Задача №2

Каков импульс фотона, энергия которого равна 3 эВ (Рис. 10)?

Задача №3

При какой скорости электроны будут иметь энергию, равную энергии фотонов ультрафиолетового света с длиной волны 200 нм (Рис. 11)?

Ответ: скорость электрона равна 1480 км/c.

Фотоны – частицы, которые испускаются источниками света.

Задача №4

Определить среднюю длину волны излучения, если источник света мощностью 100 Вт испускает 5*10 20 фотонов каждую секунду (Рис. 12).

Ответ: длина волны излучения – 0,99 мкм.

В опытах Сергея Ивановича Вавилова было установлено, что человеческий глаз способен реагировать на различие освещенностей, измеряемое единичными фотонами.

Задача №5

Тренированный глаз, длительно находящийся в темноте, воспринимает свет с длиной волны 0,5 мкм при мощности

2,1*10 -17 Вт. Верхний предел мощности, воспринимаемый безболезненно глазом, – 2*10 -5 Вт. Сколько фотонов попадет в каждом случае на сетчатку глаза за 1 с (Рис. 13–15)?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

interneturok.ru

Самостоятельная работа по теме: «Фотоэффект» Вариант 1 Начальный уровень

А. Испускание электронов веществом в результате его нагре­вания.

В. Увеличение электрической проводимости вещества под дей­ствием света.

2. Какое из приведенных ниже выражений точно определяет поня­тие работы выхода? Укажите правильный ответ.

Б. Кинетическая энергия свободного электрона в веществе.

В. Энергия, необходимая свободному электрону для вылета из вещества.

К какому виду следует отнести лучи, энергия фотонов которых равна 4140 эВ?

Найти частоту и длину волны излучения, масса фотонов кото­рых равна массе покоя электрона.

8. Источник света мощностью 100 Вт испускает 5 • 10 20 фотонов за 1 с. Найти длину волны излучения.

9. Какое запирающее напряжение надо подать, чтобы электроны, вырванные ультрафиолетовым светом с длиной волны 100 нм из вольфрамового катода, не могли создать ток в цепи?

10. Найти длину волны света, которым освещается поверхность ме­талла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5 • 10 — 16 Дж, а работа выхода электрона из металла равна 7,5 10 — 19 Дж.

2. Чему равна максимальная кинетическая фотоэлектронов, вы­рываемых из металла под действием фотонов с энергией 8 • 10 — 19 Дж, если работа выхода 2 • 10 — 19 Дж? Укажите все пра­вильные ответы.

А. 10 •10 – 19 Дж; Б. 6 •10 – 19 Дж; В. 5 •10 – 19 Дж.

3. Укажите вещество, для которого возможен фотоэффект под дей­ствием фотонов с энергией 4,8 • 10 — 19 Дж. Укажите все правиль­ные утверждения.

4. Какой кинетической энергией обладают электроны, вырванные с поверхности меди, при облучении ее светом с частотой 6 • 10 16 Гц?

Каков импульс фотона, энергия которого равна 3 эВ?

Определить длину волны лучей, фотоны которых имеют такую же энергию, что и электрон, ускоренный напряжением 4В.

8. При какой температуре атом гелия будет иметь кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы ударом возбудить атом другого химического элемента, излучающего фотоны с длиной волны 0,63 мкм? Какова средняя квадратичная скорость атома гелия при этой температуре?

9. Красная граница фотоэффекта для металла 6,2 • 10 -5 см. Найти величину запирающего напряжения для фотоэлектронов при ос­вещении металла светом с длиной волны 330 нм.

10. Уединенный цинковый шарик облучают монохроматическим светом длиной волны 4 нм. До какого потенциала зарядится ша­рик? Работа выхода электрона из цинка равна 4,0 эВ.

1. Какое из приведенных ниже выражений наиболее точно опреде­ляет свойства фотона? Укажите правильный ответ.

В. Частица, движущаяся со скоростью света, масса покоя ко­торой равна нулю.

3. Какой из фотонов, соответствующий красному или фиолетовому свету, имеет больший импульс? Укажите правильный ответ. А. Красному. Б. Фиолетовому. В. Импульсы обоих фотонов одинаковы.

4. Найти работу выхода электрона с поверхности некоторого мате­риала, если при облучении этого материала желтым светом ско­рость выбитых электронов равна 0,28 • 10 6 м/с. Длина волны желтого света равна 590 нм,

Зная, что длина электромагнитного излучения 5,5 • 10 — 7 м, найти частоту и энергию фотона (в Дж и эВ).

6. Какой длины волны свет надо направить на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 2 Мм/с?

7. Рентгеновская трубка работает под напряжением 60 кВ. Опреде­лить максимальную энергию фотона рентгеновского излучения и максимальную длину волны этого излучения.

8. Какова мощность источника света, испускающего 5 • 10 13 фотонов за 1 с? Длина волны излучения 0,1 нм.

9. Глаз после длительного пребывания в темноте способен восприни­мать свет длиной волны 0,5 мкм при помощи излучения, равного 2,1 • 10 — 17 Вт. Сколько фотонов попадает при этом на сетчатку глаза за 1 с?

10. Какая часть энергии фотона, вызывающего фотоэффект, расхо­дуется на работу выхода, если наибольшая скорость электронов, вырванных с поверхности цинка, составляет 10 6 м/с? Красная граница фотоэффекта для цинка соответствует длине волны 290 нм.

Самостоятельная работа по теме: «Фотоэффект»

1. Какое из приведенных ниже выражений соответствует импульсу фотона? Укажите правильный ответ.

3. Какое из выражений определяет массу фотона? Укажите пра­вильный ответ.

Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длин­ным (760 нм) и наиболее коротким (380 нм) волнам видимой части спектра.

7. Если поочередно освещать поверхности металлов излучением с длинами волн 350 и 540 нм, то максимальные скорости фото­электронов будут отличаться в два раза. Определить работу вы­хода электрона для этого металла.

8. Какая часть энергии фотона, вызывающего фотоэффект, расхо­дуется на работу выхода, если наибольшая скорость электронов, вырванных с поверхности цинка, составляет 10 6 м/с? Красная граница фотоэффекта для цинка соответствует длине волны 290 нм.

9. 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?

gigabaza.ru

Рубрики: Делаем сами