ГРУППА 201.  ФИЗИКА. ТЕМА «РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ на фотоэффект»

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 Гц

.Решение

Это типичная задача на энергию фотона. Применим формулу:

ε=hc/λ=hϑ

Здесь h - постоянная Планка. Произведем расчет:

ε=6,63⋅10 ^-34⋅100⋅10 ¹⁴ = 6,63⋅10 ^-18Дж

Ответ: ε=6,63⋅10^-18 Дж

.

Задача на фотоны и фотоэффект №2

Условие

При фиксированной частоте падающего света в опытах №1 и №2 получены вольтамперные характеристики фотоэффекта (см. рис.). Величины фототоков насыщения равны I1и I2, соответственно. Найти отношение числа фотоэлектронов N₁ к N₂    в этих двух опытах.

 

I1=13,5 мкА ∙I2=10,6 мкА

Решение

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: N₁ N₂=I1I2=13, 5 ∙10,6=1,27

Ответ: 1,27

.

Задача на фотоны и фотоэффект №3

Условие

Максимальная энергия фотоэлектронов, вылетающих из металла при его освещении лучами с длиной волны 325 нм, равна Tтax=2,3⋅10^{-19 Дж}

. Определите работу выхода и красную границу фотоэффекта. 

Решение

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

hϑ=hc/λ=A+Tmax

Отсюда работа выхода A равна:

A=hc/λ−Tmax

Красная граница фотоэффекта определяется условием Tmax=0

, поэтому получаем:

A=hc/λ

Найдем:

A=6,63⋅10^-34⋅3⋅ 10⁸ / 3,25⋅10^-7−2,3⋅ 10^-19=3,81⋅  10  ^-19 Дж

λ0=6,63⋅10^-34⋅ 3⋅10⁸    3 ,81⋅10^-19=520 нм

Ответ: A=3,81⋅10^-19  Дж;    λ0=520 нм

.Задача на фотоны и фотоэффект №5

Условие

Наибольшая длина волны света λ0, при которой еще может наблюдаться фотоэффект на сурьме, равна 310 нм. Найдите скорость электронов, выбитых из калия светом с длиной волны 140 нм. 

Решение

Красная граница фотоэффекта определяется условием Tmax=0

, поэтому для работы выхода получаем:

A=hcλ0

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

hcλ=A+Tmax

Учитывая, что Tmax=mv2max2

, определим максимальную скорость электронов при фотоэффекте:

vmax=√2hcm(1λ−1λ0)

Произведем вычисления:

vmax=√2⋅6,63⋅10−349,1⋅10−31(11,4⋅10−7−13,1⋅10−7)=1,3⋅106 м/с

Ответ: 1,3⋅106 м/с

.

Вопросы с ответами на тему «Фотоны и фотоэффект»

Вопрос 1. В чем суть фотоэффекта?

).Вопрос 2. Что такое ток насыщения?

Вопрос 3. Что такое красная граница фотоэффекта?

Вопрос 4. Что такое работа выхода?

Вопрос 5. Что такое квант?

 

ЗАДАНИЕ:   Решить самостоятельно задачи.

1.     При облучении катода светом с длиной волны λmax=300 нм фототок прекращается, когда напряжение между анодом и катодом U=1,4 В. Определите красную границу фотоэффекта λmax для вещества фотокатода.()