Согласно третьему закону: для каждого вещества существует максимальная длина волны, при которой фотоэффект еще наблюдается. При больших длинах волн фотоэффекта нет

Для цинка красной границе соответствует длина волны λmах = 3,7 • 10-7 м (ультрафиолетовое излучение).

Именно этим объясняется опыт по прекращению фотоэффекта с помощью стеклянной пластинки, задерживающей ультрафиолетовые лучи. Работа выхода у алюминия или железа больше, чем у цинка. У щелочных металлов работа выхода, напротив, меньше, а длина волны λmахтах, соответствующая красной границе, больше. Так, для натрия λmах = 6,8 • 10-7 м.

Пользуясь уравнением Эйнштейна, была вычислена постоянную Планка h. Для этого нужно экспериментально определить частоту света ν, работу выхода А и измерить кинетическую энергию фотоэлектронов. Подобные измерения и расчеты дают h = 6,63 • 10-34 Дж • с. Точно такое же значение было найдено и самим Планком при теоретическом изучении совершенно другого явления — теплового излучения. Совпадение значений постоянной Планка, полученных различными методами, дополнительно подтверждает правильность предположения о прерывистом характере излучения и поглощения света веществом.

 

Уравнение Эйнштейна (11.2), несмотря на его кажущуюся простоту, объясняет основные закономерности фотоэффекта. Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии за работы по теории фотоэффекта.

 

Выполнить два тестовых задания по материалам лекции, по вариантам как Вы сидите в учебной аудитории.

Вариант

1.Корпускулярные свойства света проявляются при…

А. дисперсии Б. дифракции В. фотоэффекте Г. интерференции

2.Скорость фотоэлектронов, которые вылетают из металла зависит от…

А. расстояния до источника Б. интенсивности падающего излучения

В. угла падения света Г. частоты света.

3.По какой формуле можно вычислить импульс фотона?

А. hυ Б. h/ λ В. hc / λ Г. mc²

4.Установите соответствие между названием физической величины и ее обозначением.

А. частота излучения 1. λ

Б. импульс фотона 2. Е

В. энергия кванта 3. v

Г. скорость фотоэлектронов 4. p

5. Установите соответствие между названием физической величины и ее единицами измерения.

А. импульс фотона 1. Па

Б. энергия излучения 2. кг м/c

В. длина волны 3. Н

Г. давление света 4.Дж

6. Что называют интерференцией света?

7. Что такое дифракционная решетка?

8. Сформулируйте 1 закон фотоэффекта.

9. Чему равна длина волны света, если импульс фотона равен 1,1∙ 10^-22 кг∙ м/с?

10. На пластину из никеля падает излучение с длиной волны 200 нм. Определить скорость фотоэлектронов, если работа выхода из вещества равна 5 эВ.

11. Найти величину задерживающего напряжения для электронов, испускаемых при освещении калия светом, длина волны которого равна 330 нм.

 

Вариант

1. Тонкая пленка бензина на воде окрашивается в радужные тона. Это объясняется…

А. преломлением света Б. дисперсией света В. интерференцией Г. поляризацией

2. Количество фотоэлектронов, выбитых из металла зависит от…

А. длины волны Б. интенсивности излучения

В. расстояния до источника Г. угла падения света

3. По какой формуле можно определить энергию кванта?

А. h/ λ Б. hυ В. hc / λ Г. mc²

4. Установите соответствие между названием физической величины и ее обозначением.

А. масса импульса 1. Е_к

Б. частота излучения 2. m

В. кинетическая энергия электрона 3. λ

Г. длина волны 4. υ

5. Установите соответствие между названием физической величины и ее единицами измерения.

А. разность хода 1.кг

Б. масса фотона 2.м

В. энергия кванта 3.кг м/с

Г. импульс фотона 4.Дж

6. Что называется дифракцией света?

7. Что такое дисперсия света?

8. Сформулируйте 2 закон фотоэффекта.

9. Найти импульс фотона излучения с длиной волны 250 нм.

10. Красная граница фотоэффекта соответствует частоте 4,8∙ 10¹⁴ Гц. При какой частоте света скорость фотоэлектронов равна 500 км/с?

11. При фотоэффекте с платиновой поверхности задерживающее напряжение равно 0,8 В. найти длину падающего излучения.

2 тест по вариантам:

Вариант 1

A1. Максимальная скорость фотоэлектронов зависит:

1) от частоты света и его интенсивности
2) от частоты света
3) от интенсивности
4) от рода материала

А2. Почему явление внешнего фотоэффекта имеет крас­ную границу?

1) если частота мала, то энергия кванта может оказаться недостаточной для отрыва электрона от атома
2) если частота большая, то энергия кванта может оказаться недостаточной для отрыва электрона от атома
3) если длина волны мала, то энергия кванта может оказаться недостаточной для отрыва электрона от атома
4) фотоэффект может наблюдаться только при воздействии красного света

А3. Поверхность тела с работой выхода электронов А осве­щается монохроматическим светом с частотой ν. Что опре­деляет в этом случае разность h ν − А?

1) среднюю кинетическую энергию фотоэлектронов
2) максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов
3) максимальную скорость фотоэлектронов
4) красную границу фотоэффекта

А4. Наибольшая длина волны света, при которой наблю­дается фотоэффект для калия, 6,2 · 10^-5 см. Найдите ра­боту выхода электронов из калия. (Постоянная Планка 6,63 · 10^-34 Дж·с.)

1) 3,2· 10^-9 Дж
2) 3,2 · 10^-19 эВ
3) 5,14 · 10^-49 Дж
4) 3,2 · 10^-19 Дж

A5. Кто предложил ядерную модель строения атома?

1) Н. Бор
2) М. Планк
3) А. Столетов
4) Э. Резерфорд

В1. Длина волны, соответствующая красной границе фо­тоэффекта λ_к, равна 800 нм. Найдите длину волны λ при облучении фотокатода лучами, если кинетическая энер­гия выбитых электронов при этом в 3 раза больше работы выхода.

В2. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхо­да λ = 4,42 · 10¹⁹ Дж), освещается светом с частотой ν = 2 · 10¹⁵ Гц. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции этого поля и движутся по окружности, у кото­рой максимальный радиус R = 10 мм. Чему равна индук­ция В магнитного поля? (Ответ выразите в миллитеслах и округлите до одного знака после запятой.)

C1. Катод фотоэлемента освещается монохроматическим светом с длиной волны λ. При отрицательном потенциале на аноде U ₁, равном 1,6 В, ток в цепи прекращается. При изменении длины волны света в n = 1,5 раза ток в цепи прекращается при отрицательном напряжении U ₂ = 3,0 В. Определите работу А выхода электронов с поверхности катода.

Вариант 2

A1. Планк предположил, что атомы любого тела испуска­ют энергию:

1) непрерывно
2) отдельными порциями
3) способами, указанными в 1 и 2, в зависимости от условий
4) атомы вообще не испускают энергию, только поглощают

А2. Энергию кванта можно рассчитать по формуле:

1) h ν
2) h /λ
3) h ν/ c
4) mc

А3. Как называется коэффициент пропорциональности между энергией кванта и частотой излучения?

1) постоянная Больцмана
2) постоянная Авогадро
3) постоянная Планка
4) постоянная Фарадея

А4. Длинноволновая граница фотоэффекта для меди рав­на 282 нм. Найдите работу выхода электронов меди в элек­тронвольтах (эВ). (Постоянная Планка 4,14 · 10^-15 эВ·с.)

1) 2,2
2) 8,8
3) 4,4
4) 6,6

А5. Каким положениям классической физики противо­речит первый постулат Бора?

а) постулат противоречит классической механике, согласно которой энергия движущихся электронов может быть любой
б) постулат противоречит классической электроди­намике, т. е. допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромаг­нитных волн

1) только а
2) только б
3) и а, и б
4) ни а, ни б

B1. Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта λ_к равна 600 нм. Найдите отношение λ/λ_к, если при облучении фотокатода лучами с длиной волны λ. ки­нетическая энергия выбитых электронов оказалась в 2 раза больше работы выхода.

В2. В вакууме находятся два покрытых кальцием элек­трода, к которым подключен конденсатор емкостью С ₁ = 10 000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конден­саторе появляется заряд q = 10^-8 Кл. Работа выхода элек­тронов из кальция А = 4,42 · 10¹⁹ Дж. Определите длину волны света, освещающего катод.

C1. Плоский алюминиевый электрод освещается ультра­фиолетовым светом с длиной волны λ = 83 нм. На какое максимальное расстояние l от поверхности электрода мо­жет удалиться фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле напряженностью Е = 7,5 В/см? (λ_к = 332 нм.)