ГРУППА  201. ФИЗИКА. ТЕМА «РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ФОТОЭФФЕКТ И ЕГО ЗАКОНЫ»

Ребята! Пожалуйста, вспомните формулы по этой теме и запишите их в тетрадь. Потом запишите решение 4-х задач и ответьте на вопросы теста.

Задача №1 Найти энергию фотона ε (в Дж) для электромагнитного излучения с частотой √  =100⋅ 10 ¹⁴Гц .

Решение

Это типичная задача на энергию фотона. Применим формулу: ε=hcλ=h√ Здесь h - постоянная Планка.

Произведем расчет:

ε=6,63⋅10^-34⋅10⋅10¹⁴ = 6,63⋅10^-18 Дж

 Ответ: ε=6,63⋅10−18 Дж .

 Задача №2   При фиксированной частоте падающего света в опытах №1 и №2 получены вольтамперные характеристики фотоэффекта (см. рис.).

Величины фототоков насыщения равны I₁ и 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 =  I₁ /I₂ = 13,5 / 10,6=1,27

Ответ: 1,27 .

 Задача №3  На поверхность металла падают монохроматические лучи с длиной волны 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

 Решение  Энергия падающего фотона равна: ε=hc/λ

Далее для решения задачи применили уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, которое можно записать в виде: hc/λ=hc/λ₀+Eк     

 Отсюда найдем кинетическую энергию: Eк=hc/λ−hc/λ₀   = hc(1/λ−1/λ₀) =

=hc (λ₀   - λ) / λ∙λ₀

 Чтобы найти искомую долю, разделим кинетическую энергию на энергию фотона: 

 W = Е _к /έ =hc (λ₀  -λ)∙λ / λ₀∙λ∙hc =λ₀ – λ /λ₀ =3∙10^-7 – 10^-7 / 3 ∙ 10^-7 =0,667

Ответ: w = 0,667    

Задача №4    Максимальная энергия фотоэлектронов, вылетающих из металла при его освещении лучами с длиной волны 325 нм, равна T_max=2,3⋅¹⁰. Определите работу выхода и красную границу фотоэффекта.

 Решение

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид: hϑ=hc/λ=A+Еmax

 Отсюда работа выхода A равна: A=hc/λ−Еmax

Красная граница фотоэффекта определяется условием Еmax=0 , поэтому получаем: A=hc/λ₀ /      λ₀=hc/А     

  Найдем:

A=6,63⋅10^-34⋅3 10⁸ /3,25⋅10^-7−2,3⋅10^-9=  3,81⋅10^-19 Дж

 λ0=6,63⋅10^-34⋅3⋅10⁸ / 3,81⋅10^-19=520 ∙10^-9 м =520 нм

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

 1.  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 в физике?.

 2.Ответьте на вопросы теста

1. Фотоэффект – это вырывание _________ из вещества под действием _________

Обвести кружком номер правильного ответа:

2. Фотоэффект наблюдается в случае:

1) 2)

3.Фотоэффект происходит при условии если

1) hυ > А 2) hυ < А 3) при любом соотношении hυ и А

4. Энергия кванта пропорциональна…

1) длине волны

2) частоте колебаний

3) скорости фотона

5. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов возрастает линейно

1) с частотой света

2) с импульсом фотоэлектронов

3) с интенсивностью света

Обведите кружком номера всех правильных ответ