Question

3 задачи на фотоефект

Answer 1

Приклад 1. Знайти масу фотона: а) червоних променів світла (l = 700 нм); б) рентгенівських променів (l = 25 пм);
в) гамма-променів (l = 1,24 пм).

 

Розв’язання. Енергію фотона знайдемо з рівняння

 , (1)

де h = 6,62×10–34 Дж×с – стала Планка,  – частота коливань, 
с = 3×108 м/с – швидкість світла.

Тоді рівняння (1) можна записати у вигляді:

 . (2)

З іншого боку, згідно рівняння Ейнштейна,

 . (3)

У рівнянні (2) і (3) ліві частини рівні. Прирівнявши праві частини рівнянь, отримаємо:

 ,

звідки отримаємо розрахункову формулу

 .

Тоді

 .

Підставимо числові значення в отриману формулу для відповідних променів:

а)  кг;

б)  кг;

в)  кг.

 

Приклад 2. Визначити максимальну швидкість  фотоелектронів, які вириваються з поверхні срібла: 1) ультрафіолетовим випромінюванням довжиною хвилі l = 0,155мкм; 2)  – випромінюванням з довжиною хвилі l = 2,47пм.

 

Розв’язання. Максимальну швидкість фотоелектронів визначимо з рівняння Ейнштейна для фотоефекту:

 . (1)

Енергія фотона обчислюється за формулою  , робота виходу А – це таблична величина (для срібла А = 4,7 еВ).

Кінетична енергія фотоелектрона залежно від того, яка його швидкість, може бути виражена або за класичною формулою:

 , (2)

або за релятивістською:

 . (3)

Швидкість фотоелектрона залежить від енергії фотона, що викликає фотоефект: якщо енергія фотона ε набагато менша від енергії спокою електрона  , то може бути застосована формула (2); якщо ж ε рівна за величиною з  , то обчислення за формулою (2) приводить до грубої помилки, у цьому випадку кінетичну енергію фотоелектрона необхідно виражати за формулою (3).

1. У формулу енергії фотона  підставимо значення величин h, с й λі, виконавши обчислення для ультрафіолетового випромінювання, одержимо:

 .

Це значення енергії фотона набагато менше від енергії спокою електрона (0,51 МеВ). Отже, для даного випадку максимальна кінетична енергія фотоелектрона у формулі (1) може бути виражена за класичною формулою (2)  , звідки

Answer 2

Конечно, вот три задачи, связанные с фотоэффектом:

Задача 1: Фотоэффект наблюдается на поверхности металла, когда на него падает фотон с длиной волны 400 нм. Предел фотоэффекта для этого металла составляет 2 эВ. Какая минимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из металла под действием фотоэффекта?

Задача 2: На фотоэлемент падает свет с длиной волны 500 нм. Для того чтобы фототок был равен 0,1 А, необходимо подавать к фотоэлементу задерживающее напряжение 2 В. Определите работу выхода материала катода фотоэлемента.

Задача 3: Излучение с длиной волны 350 нм падает на поверхность фотоэлемента и вызывает выход электронов. Если эти электроны ускоряются затем через разность потенциалов 1,5 В, то они приобретают скорость 6,0 x 10^5 м/с. Определите значение постоянной Планка.

Попробуйте решить эти задачи, используя соответствующие формулы и константы. Если у вас возникнут затруднения, я буду рад помочь с решениями!