2020-06-08
3112
Задача 1. Определите красноволновую границу фотоэффекта для натрия, если работа выхода электрона из фотокатода А=2,3 эВ.
| Дано: | СИ: | Решение: |
| h=6,63·10-34 Дж ·с | Запишем уравнение для «красной границы» | |
| с=3·108 м/с | фотоэффекта и вычислим из него искомую длину | |
| А=2,3эВ | 3,68·10-19 Дж | волны hν=Авых или  =Авых, откуда |
| Найти: | λ=  | |
| λкр -? | λ=  5,4·10-7 м | |
| Ответ: | λ=5,4·10-7 м
| |
Задача 2. Работа выхода электронов из пластины Авых=6,3 эВ. Определить, произойдет ли внешний фотоэффект, если на пластину падает свет с частотой ν1=8·1014 Гц, ν2=3·1016 Гц.
| Дано: | СИ: | Решение: |
| Авых=6,3 эВ | 1·10-18 Дж | Внешний фотоэлектрический эффект |
| ν1=8·1014 Гц | произойдет в том случае, если ν>νкр. | |
| ν2=3·1016 Гц | Уравнение для красной границы фотоэффекта | |
| Найти: | hνкр=Авых (1) | |
| νкр-? | Из (1) определяем νкр=Авых/h. | |
| Вычисления дают νкр=1,5·1015 Гц | ||
| При этой частоте фотоэффекта не произойдет. | ||
| Во втором случае вычисления покажут, что фотоэффект произойдет. |
Задача 3. При облучении фотоэлемента светом с частотой 1,6·1015 Гц фототок прекращается при задерживающем напряжении U=4,1 В. Определить А- работу выхода электрона с поверхности фотокатода, λ- красную границу фотоэффекта.
| Дано: | Решение: |
| ν=1,6·1015 Гц | Электрон может пролететь через тормозящее поле, разность потенциалов которого U, если |
| U=4,1В | eU ≤  (1) |
| h=6,63·10-34 Дж·с | Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в данном случае имеет вид: |
| е=1,6·10-19 Кл | е·U=Авых +еU (2), откуда А=hv-еU (3) |
| Найти: |  =Авых, откуда λ=  |
| Авых-? | A=6,63·10-34·1,6·1015-1,6·10-19·4,1=4·10-19 Дж |
| λкр-? | λ=  5·10-7 м. |
| Ответ: | А=4·10-19 Дж, λ=5·10-7 м. |
Задание 2. Решите количественные задачи.
Задача 1. Длина волны света λ, частота ν, масса фотона mf, импульс Pf, энергия Ef. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| λ, нм | ? | ? | 600 | ? | ? | ? | ? | 10 | ? | ? |
| ν, Гц | ? | 5·1014 | ? | ? | ? | ? | 1017 | ? | ? | ? |
| mf | mе | ? | ? | ? | ? | mр | ? | ? | ? | ? |
Pf,  | ? | ? | ? | ? | 1,2·10-27 | ? | ? | ? | ? | 2·10-30 |
| Ef, Дж | ? | ? | ? | 6,4·10-19 | ? | ? | ? | ? | 1,5·10-20 | ? |
Задача 2. Работа выхода электронов с поверхности металла равна Ав. Металл облучается светом с длиной волны λ и частотой ν. Скорость электронов выбитых с поверхности металла 
. Красная граница λк. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Ав, эВ | 4,3 | ? | 2,2 | ? | ? | ? | 4,4 | ? | 4 | 3,8 |
| λ, нм | 200 | ? | ? | 250 | ? | 200 | ? | ? | 280 | ? |
| ν, 1015Гц | ? | ? | ? | ? | 1,25 | ? | 1,5 | 0,6 | ? | 1 |
 , Мм/с | ? | 0,5 | 1 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| λк , нм | ? | 280 | ? | 309 | 326 | 288 | ? | 563 | ? | ? |
Задача 3. Задерживающая разность потенциалов в опыте по фотоэффекту равна Uз. Скорость фотоэлектронов 
, энергия - E. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Uз, В | 3 | ? | ? | 9 | ? | ? | 4 | ? | ? | 5 |
| , Мм/с | ? | 1,8 | ? | ? | 3 | ? | ? | 1,2 | ? | ? |
| E,10-19Дж | ? | ? | 6,4 | ? | ? | 10 | ? | ? | 3,2 | ? |
Задача 4. Работа выхода электронов с поверхности металла Ав, задерживающая разность потенциалов Uз, частота падающего света ν, масса фотонов mf. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Ав, эВ | 4 | ? | 4,4 | ? | 4,3 | 4 | ? | ? | 3,8 | ? |
| Uз, В | 3,2 | 4,5 | ? | 6 | ? | 5,3 | 2,8 | 4,4 | ? | 5 |
| ν,1015Гц | ? | ? | 1,5 | 2,4 | 2,17 | ? | ? | 2,1 | 1,75 | ? |
| mf,10-35кг | ? | 1,17 | ? | ? | ? | ? | 0,9 | ? | ? | 1,5 |
Задача 5. При торможении электронов, проходящих разность потенциалов Uобразуется рентгеновское излучение с частотой ν, и длиной волны λ. Определите значение величин, обозначенных «?».
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| U, кВ | 20 | ? | ? | 50 | ? | ? | 60 | ? | ? | 40 |
| ν,1018Гц | ? | ? | 2 | ? | ? | 5 | ? | 1,8 | ? | ? |
| λ, нм | ? | 0,1 | ? | ? | 0,3 | ? | ? | ? | 0,5 | ? |
ПРИЛОЖЕНИЕ
| Постоянная | Обозначение | Значение |
| Заряд электрона | e | 1,60219·10-19Кл |
| Масса покоя электрона | me | 9,1095·10-31кг |
| Масса покоя протона | mp | 1,6726·10-27кг |
| Коэффициент пропорциональности в законе Ампера | k | 2·10-7Н/А2 |
| Ускорение свободного падения на Земле | g | 10 м/с2 |
| Скорость света в вакууме | c | 3·108 м/c |
| Гравитационная постоянная | G | 6,67·10-11 Н·м2/кг2 |
| Электрическая постоянная |  0 | 8,85·10-12Ф/м |
| Постоянная Авогадро | Nа | 6,022·1023 моль-1 |
| Постоянная Больцмана | k | 1,38·10-23 Дж/К |
| Постоянная Планка | h | 6,63·10-34 Дж·с=4,136·10-15эВ·с |
| Атомная единица массы | а.е.м. | 1,66·10-27кг=931,5 МэВ/с2 |
| Универсальная газовая постоянная | R | 8,314 Дж/(моль·К) |
Множители и приставки
| Приставка | Числовое значение | Сокращенное обозначение |
| Атто | 10-18 | а |
| Фемто | 10-15 | ф |
| Пико | 10-12 | п |
| Нано | 10-9 | н |
| Микро | 10-6 | мк |
| Милли | 10-3 | м |
| Санти | 10-2 | с |
| Деци | 10-1 | д |
| Дека | 101 | да |
| Гекто | 102 | г |
| Кило | 103 | к |
| Мега | 106 | М |
| Гига | 109 | Г |
| Тера | 1012 | Т |
Плотности веществ
| Вещество | ρ, 103 кг/м3 |
| Лёд | 0,9 |
| вода | 1 |
Тепловые свойства веществ
| Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К) | |
| воды | 4,2·103 |
| льда | 2,1·103 |
| Удельная теплота, Дж/кг | |
| Парообразования воды | 2,3·106 |
| Плавления льда | 3,3·105 |
Удельное сопротивление (при 20 0С)
| Вещество | ρ, 10-8 Ом·м или 10-2 Ом·мм2/м |
| Алюминий | 2,8 |
| Медь | 1,7 |
| Серебро | 1,6 |
