Практическое занятие №17. Уравнение фотоэффекта.

Практическое занятие №17. Уравнение фотоэффекта.

Цель: закрепить знания по теме «Электромагнитные колебания и волны», сформировать умения и навыки нахождения физической величины, её выражение из формулы при решении экспериментальных и расчетных задач.

Теоретические сведения.

Квант – это минимальная порция энергии, излучаемой или поглощаемой телом. По теории Планка, энергия кванта E прямо пропорциональна частоте света: 

E = hν,

где h – постоянная Планка:

h = 6,626·10^–34 Дж·с.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Работа выхода: 

Энергия фотонов равна:

E = hν.

Импульс фотона:

 Контрольные вопросы.

1.                  Что называют фотоэффектом?

2.                  Сформулируйте три закона фотоэффекта. Что называют красной границей фотоэффекта?

3.                  Сформулируйте гипотезу Планка.

4.                  Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Какие величины в него входят?

5.                  Охарактеризуйте формулы для расчета:

 а) энергии фотона; б) импульса фотона; в) массы фотона.

Задание 1. Решите задачи.

1.                                      Будет ли наблюдаться фотоэффект, если на поверхность серебра () направить излучение с длиной волны 300 нм?

2.                                      На поверхность лития падает монохроматический свет с длиной волны 310 нм. Чтобы прекратить фототок, надо приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7 В. Определить работу выхода.

3.                                      Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, если фототок прекращается при приложении задерживающего потенциала в 3,7 В.

4.                                      Определить энергию, импульс и массу фотона с длиной волны 0,5 мкм.

5.                                      Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прошедшего разность потенциалов в 9,8 В.

Задание 2. Решите задачи согласно варианту.

Вариант  1.

1.             Работа выхода электронов из вольфрама .4,5 эВ. Найти длину волны красной границы фотоэффекта для калия.

2.             Будет ли наблюдаться фотоэффект при освещении серебра светом с длиной волны 400 нм, если работа выхода электронов из серебра равна 4,3 эВ?

3.             Работа выхода электронов из кадмия равна 2,56 эВ. Определить максимальную кинетическую энергию электронов, вырванных из кадмия под действием излучения с длиной волны 313 нм.

4.             Работа выхода электронов из цезия 1,93 эВ. Кинетическая энергия фотоэлектронов вылетающих с поверхности цезия при фотоэффекте 1,9∙Дж. Найти длину световой волны, падающей на цезий.

Вариант 2.

1.             Найдите красную границу фотоэффекта для натрия. Работа выхода для натрия 2,28 эВ.  (1 эВ = 1,6*10-19 Дж).

2.             При освещении поверхности металла светом, частотой  5 10¹⁴ Гц вылетают фотоэлектроны. Какова работа выхода фотоэлектронов из металла, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,2 эВ?

3.             Калий освещают фиолетовым светом с длиной волны 0,42 мкм. Работа выхода для калия 2 эВ. А) Найдите кинетическую энергию вырванных электронов. Б) Найдите скорость фотоэлектронов.

Вариант 3.

1.              Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием облучения, имеющего длину волны 450 нм?

2.             К какому виду следует отнести излучение, фотоны которого имеют энергию 2,07 эВ?

3.      Работа выхода электронов из кадмия равна 4,08 эВ. Какова частота света, если максимальная скорость фотоэлектронов 7,2   10⁵ м/с?

4.      Работа выхода фотоэлектронов для натрия равна 2,30 эВ. С какой максимальной кинетической энергией вылетают фотоэлектроны из натриевого катода, освещённого светом с длиной волны  = 450 нм?    

Вариант 4.

1.         При какой длине электромагнитной волны энергия фотона была бы равна 9,93 • 10^-19 Дж?

2.             Какую максимальную скорость приобретут фотоэлектроны, вырванные с поверхности молибдена излучением с частотой 3 • 10²⁰ Гц? Работа выхода электрона для молибдена 4,27 эВ.

3.             Какова красная граница фотоэффекта для алюминия, если работа выхода электрона равна    6  ∙ 10^-19 Дж?

4.             Найти энергию, массу и импульс фотона для инфракрасных лучей (ν = 10¹² Гц).