Электрон выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эв излучением с длиной волны 300нм
Металлическая пластина облучается в вакууме светом с длиной волны, равной 200 нм. Работа выхода электронов из данного металла Aвых = 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в электрическое поле напряженностью Е = 260 В/м, причем вектор напряженности перпендикулярен поверхности пластины и направлен к этой поверхности. Измерения показали, что на некотором расстоянии L от пластины максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна W = 15,9 эВ. Определите значение L/
На фотоэлектроны со стороны электрического поля действует сила направленная от пластины, заряд электрона отрицательный. По теореме о кинетической энергии работа электрического поля равна изменению кинетической энергии электронов Работа электрического поля A = eU, разность потенциалов U = EL.
Применим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта Учитывая, то , уравнение имеет вид Тогда расстояние от пластины до данной точки
Задания Д21 № 3622При освещении металлической пластины светом наблюдается фотоэффект. Частоту света плавно изменяют. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от частоты падающего света эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
1) работа выхода фотоэлектрона из металла
2) максимальный импульс фотоэлектронов
3) энергия падающего на металл фотона
4) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
Энергия фотона прямо пропорциональна частоте: На графике Б изображена именно такая зависимость физической величины от частоты, поэтому этот график соответствует энергии падающего на металл фотона (Б — 3).
Работа выхода фотоэлектрона характеризует свойства материала металлической пластины и не зависит от частоты падающего на нее света, поэтому график этой величины должен представлять собой горизонтальную линию. Максимальный импульс фотоэлектронов связан с с максимальной кинетической энергией соотношением а потому его зависимость от частоты будет нелинейной.
Задания Д21 № 3623При освещении металлической пластины светом наблюдается фотоэффект. Длину волны света плавно изменяют. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от длины волны падающего света эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
2) импульс падающего на металл фотона
3) сила фототока
Работа выхода фотоэлектрона характеризует свойства материала металлической пластины и не зависит от длины волны падающего на нее света, поэтому график этой величины должен представлять собой горизонтальную линию. Тоже самое и для силы фототока: она определяется интенсивностью света, а не его длиной волны. Разберемся с оставшимися вариантами ответа.
Импульс фотона обратно пропорционален длине волны: На графике А изображена именно такая зависимость физической величины от длины волны, поэтому этот график соответствует импульсу падающего на металл фотона (А — 2).
Сила фототока может зависеть от длины волны фотонов тоже. При наличии ускоряющего напряжения доля фотонов (максимальный угол отклонения начальной скорости от направления на анод, при котором электрон еще попадает на анод) зависит от модуля их начальной скорости, и, следовательно, от энергии падающих фотонов.
Рассмотрим уединенный металлический шарик в вакууме, на который падает свет. В этом случае нет ускоряющего напряжения, ни анода с катодом.
Задания Д12 B23 № 5479В таблице представлены результаты измерений фототока в зависимости от разности потенциалов между анодом и катодом на установке по изучению фотоэффекта. Точность измерения силы тока равна 5 мкА, разности потенциалов 0,1 В. Фотокатод освещается монохроматическим светом с энергией фотонов 4,8 эВ.
| -1,5 | -1,0 | -0,5 | 0,0 | +0,5 | +1,0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 10 | 40 | 80 | 110 |
Работа выхода фотоэлектронов с поверхности фотокатода
1) не превосходит 4,4 эВ
2) не превосходит 2,4 эВ
3) равна (5,8 +0,1) эВ
4) превышает 5,2 эВ
Согласно уравнению фотоэффекта, энергия фотона, работа выхода и максимальная кинетическая энергия электрона связаны соотношением: При отрицательной разности потенциалов создаётся тормозящее поле, которое мешает фотоэлектронам достигнуть анода. Но при отрицательном напряжении в прибор уже фиксирует фототок. Значит, кинетическая энергия вылетевших электронов больше энергии тормозящего поля, равной
Для того, чтобы оценить минимум кинетической энергии, а значит, максимум разности между энергией фотонов и кинетической энергией фотоэлектронов, учтём погрешность измерений в и получим Тогда
ЕГЭ 2002-2010. Физика. Примеры решения задач части С - файл k2_p_11_07.doc
Предыдущие номера журнала МИФ-2 были посвящены подробному разбору задач ЕГЭ части С по механике, термодинамике и законам постоянного тока. Продолжая рубрику подготовки выпускников школы к сдаче Единого государственного экзамена (ЕГЭ) по физике, знакомим учащихся с задачами части С ЕГЭ по электромагнитным явлениям.
Первая сессия настоящего учебного года была посвящена методам решения задач с применением законов кинематики и динамики вращательного движения материальной точки. В продолжение темы обзор задач в рамках данной сессии начнем с анализа движения заряженной частицы в магнитном поле. Итак,…
Законы электромагнетизма
Примеры решения задач, включенных в разные годы в часть С Единого государственного экзамена по физике.
Задача 1. Электрон ускоряется постоянным электрическим полем конденсатора, после чего он влетает в однородное магнитное поле, модуль вектора магнитной индукции которого 200 мкТл, и движется по дуге окружности радиусом 60 см в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. Чему равно напряжение на обкладках конденсатора?
Один из вариантов решения задачи. В соответствии с законом сохранения энергии, при движении электрона в электрическом поле конденсатора: = eU. В соответствии со вторым законом Ньютона, уравнение движения электрона в магнитном поле:= Bev.
Решив систему уравнений, получаем: U = . Ответ: U ≈ 1280 В.Задача 3. Проводящая жидкость течет по трубе. Для измерения ее скорости трубу помещают в однородное магнитное поле, модуль индукции которого равен В = 0,02 Тл, направленное перпендикулярно оси трубы. В трубе закрепляют два электрода, образующих плоский конденсатор, обкладки которого параллельны линиям индукции магнитного поля и направлены вдоль оси трубы. Расстояние между обкладками d = 1 см. При этом между электродами образуется разность потенциалов U = 1мВ. Определите скорость жидкости v.
Один из вариантов решения задачи. Условие равномерного и прямолинейного движения свободных электронов в проводящей жидкости может быть записано в виде: eU/d = evB, где eU/d = eE = F. Тогда выражение для искомой скорости ; v = 5 м/с. Ответ: v = 5 м/с.
Задача 4. Электрон, выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ излучением с длиной волны 300 нм, попадает в однородное магнитное поле с индукцией В = 10 -3 Тл. Вектор его скорости направлен перпендикулярно линиям индукции. С каким максимальным ускорением будет двигаться электрон в магнитном поле?
Один из вариантов решения задачи. По закону Эйнштейна для фотоэффекта , откуда v 2 =. В магнитном поле на электрон действует сила Лоренца, сообщающая ему нормальное ускорение а== 1,52 ·10 14 м/с 2 .
Задача 5. Катушка из n=100 витков провода надета на полосовой постоянный магнит, концы катушки соединены с гальванометром, измеряющим количество протекающего электрического заряда. Электрическое сопротивление катушки R=20 Ом, электрическое сопротивление гальванометра r = 480 Ом. Определите магнитный поток, который первоначально пронизывал катушку, если при ее сдергивании с магнита в цепи катушки протекает электрический заряд q = 2·10 -5 Кл. Явлением самоиндукции пренебречь.
Один из вариантов решения задачи. Мгновенное значение силы тока ii в катушке интервале времени τi в процессе ее сдергивания равно ii==, тогда электрический заряд Δqi, протекающий через катушку за этот же интервал времени, Δqi= τi·ii =. Значит, полный электрический заряд, протекающий через катушку, равен
q i =Σ=. Отсюда находим магнитный поток: Ф = q; Ф = 10 - 4 Вб. Ответ: 10 -4 Вб
Задача 6. Металлический стержень длиной l = 0,1м и массой m = 10г, подвешенный на двух параллельных проводящих нитях длиной L = 1 м, располагается горизонтально в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1Тл, как показано на рисунке. Вектор магнитной индукции направлен вертикально. Чему равна максимальная сила натяжения каждой нити подвеса, если по стержню пропустить ток силой 10 А в течение 0,1 с? Угол отклонения нитей от вертикали за время протекания тока мал.
Один из вариантов решения задачи. При протекании тока по стержню, находящемуся в магнитном поле, на него действует сила Ампера F = IBl = 0,1 Н, направленная горизонтально. В соответствии со вторым законом Ньютона сила вызывает горизонтальное ускорение стержня, которое в начальный момент равно а=== 10 м/с 2 . За время действия силы Ампера t = 0,l c отклонение нитей подвеса от вертикали мало.
Горизонтальная составляющая суммы сил натяжения нитей пренебрежимо мала по сравнению с силой Ампера и влиянием подвеса на движение стержня в горизонтальном направлении за время t можно пренебречь и считать движение равноускоренным.
Следовательно, скорость стержня в момент выключения тока можно вычислить по формуле v = at =t = 1м/с.
Н Ответ: Т = 0,055 Н.
Задача 7. На рисунке изображена модель двигателя постоянного тока. Когда по проводящей перемычке 1 течёт ток, перемычка скользит по проводящему кольцу 2 радиуса l. Перемычка и кольцо находятся в области однородного магнитного поля, индукция которого перпендикулярна плоскости кольца и по модулю равна В. Чему будет равен ток в цепи двигателя в установившемся режиме (когда перемычка будет вращаться с постоянной угловой скоростью), если сила трения в подвижном контакте равна F?
Электрон выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эв излучением с длиной волны 300нм
Задания Д32 C3 № 3015Фотокатод с работой выхода освещается светом с длиной волны 300 нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле индукцией перпендикулярно вектору индукции. Чему равен максимальный радиус окружности R, по которой движутся электроны?
По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта Частота излучения связана с длиной волны формулой
Электрон движется в магнитном поле под действием силы Лоренца По второму закону Ньютона При этом электрон движется по окружности с центростремительным ускорением
Объединяя формулы, выражаем радиус окружности, по которой движется электрон:
объясните пожалуйста во втором этапе преобразование
Определим скорость из первого уравнения.
Подсчитаем кинетическую энергию:
здравствуйте, возник вопрос, во втором преобразовании вы пишете про связь между силой лоренца и центростремительным ускорением и приравниваете силу лоренца к центробежной силе, откуда в правой части появилась масса?
Второй закон Ньютона:
Задания Д32 C3 № 3039Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода), помещенной в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Е. Пролетев путь он приобретает скорость Какова напряженность электрического поля? Релятивистские эффекты не учитывать.
Уравнение Эйнштейна в данном случае будет иметь вид: из чего следует, что начальная скорость вылетевшего электрона Формула, связывающая изменение кинетической энергии частицы с работой силы со стороны электрического поля:
Работа силы связана с напряженностью поля и пройденным путем: Отсюда
Задания Д32 C3 № 3040Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода), помещенной в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью Какой путь пролетел в этом электрическом поле электрон, если он приобрел скорость ? Релятивистские эффекты не учитывать.
Задания Д32 C3 № 3041При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов Какова работа выхода если максимальная энергия ускоренных электронов Ee равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
Энергия ускоренных электронов:
Кажется, что формула не совсем точна: e*dU = (mV^2)/2
А у вас Aвых. = e*dU!
Внимательно прочитайте условие, в данном случае — это не задерживающий потенциал, а ускоряющий. Он не тормозить фотоэлектроны (уменьшает их кинетическую энергию до нуля), а наоборот, еще больше их ускоряет. Поэтому к кинетической энергии фотоэлектронов и добавляется величина
Я не спорю (хотя теперь учту и это). Но вы заменили Работу выхода на e*dU! А надо заменять кинетическую энергию - или я что-то не понял? В учебниках есть формула: (mV^2)/2 = e*dU
А вы заменили не кинетическую энергию, а работу. Вот в чем мое непонимание. Разъясните уж)
Теперь уже я не понимаю, о чем Вы говорите :)
Давайте еще раз, Ваша формула из учебника: , — это формула, определяющая задерживающий потенциал, то есть какое электрическое поле надо создать, чтобы в нем электроны, вылетающие при фотоэффекте, полностью тормозились, не долетая до противоположного электрода в вакуумной трубке (по сути, чтобы вся их кинетическая энергия переходила в потенциальную энергию заряда в электрическом поле). Условно, полярность электродов такая, что свет светит в положительный электрод, а электроны, вылетающие из него, пытаются долететь до отрицательного электрода.
В данной задаче все наоборот, полярность электродов другая. Электроны летят от отрицательного электрода к положительному, при этом они, естественно, ускоряются. Электрическое поле совершает работу и она добавляется к механической энергии электронов. Их новая энергия становится равной . А дальше просто начинается алгебра. Кинетическая энергия фотоэлектронов выражается из уравнения Эйнштейна: и подставляется в энергию электронов после разгона: . Далее используется тот факт, что конечная энергия электронов в 2 раза больше энергии налетающих фотонов. Следовательно:
11 класс. Профильный уровень. Самостоятельная работа по теме "Фотон. Фотоэффект
m e =9,1∙10 -31 кг , q e =1,6·10 −19 Кл, h = 6,6·10 −34 Дж·с.
Металлическую пластинку облучают светом с длиной волны λ. Как изменятся максимальная скорость электронов, вылетающих с поверхности этой пластинки, и длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если уменьшить длину волны падающего излучения?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Максимальная скорость электронов
Красная граница фотоэффекта
Пластина, изготовленная из материала, для которого работа выхода равна 2 эВ, освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света в эВ, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,5 эВ?
Поток фотонов выбивает из металла с работой выхода 5 эВ фотоэлектроны. Энергия фотонов в 1,5 раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов в эВ
Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой ν. При этом задерживающая разность потенциалов равна U. После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на ∆ U =0,6 B . Каково изменение частоты падающего света?
На графике приведена зависимость фототока от приложенного обратного напряжения при освещении металлической пластины (фотокатода) электромагнитным излучением с энергией фотонов 4 эВ. Чему равна работа выхода из этого металла в эВ
Какую максимальную скорость получат электроны, вырванные из натрия излучением с длиной волны 600 нм, если работа выхода составляет 2·10 -19 Дж?
Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте следующие три величины: работа выхода электрона из металла, максимальная возможная скорость фотоэлектрона, его максимальная кинетическая энергия?
Максимальная скорость фотоэлектронов
Максимальная кинетическая энергия
В вакууме распространяются два параллельных пучка света. Свет первого пучка характеризуется длиной волны 300 нм, а свет второго пучка частотой 0,5∙10 15 Гц. Во сколько раз отличается масса фотона из первого пучка от массы фотона из второго пучка?
Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 290нм. Фотокатод облучают светом с длиной волны 220 нм. При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?
В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С. При длительном освещении катода светом с длиной волны λ = 300 нм фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q = 11·10 -9 Кл. Работа выхода электронов из кальция
А = 4,42·10 -19 Дж. Определите емкость конденсатора
Просмотр содержимого документа
«Вариант №2»
Самостоятельные работы по физике 11 класс профиль
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №18
ФОТОН. ФОТОЭФФЕКТ
m e =9,1∙10 -31 кг, q e =1,6·10 −19 Кл, h = 6,6·10 −34 Дж·с.
Металлическую пластинку облучают светом с длиной волны λ. Как изменятся запирающее напряжение и энергия падающего излучения, если увеличить длину волны падающего излучения?
Модуль запирающего напряжения
Энергия падающего излучения
На неподвижную пластину из никеля падает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого равна 8 эВ. При этом в результате фотоэффекта из пластины вылетают электроны с максимальной кинетической энергией 5 эВ. Какова работа выхода электронов из никеля в эВ
Поток фотонов выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых 10 эВ. Энергия фотонов в 3 раза больше работы выхода. Какова работа выхода в эВ
Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой ν. При этом задерживающая разность потенциалов равна U. Частота света увеличилась на ∆ν=2,5∙10 14 Гц. Каково изменение задерживающей разности потенциалов.
C освещаемого фотокатода с работой выхода 2,5 эВ, вылетают фотоэлектроны. На рисунке представлен график зависимости силы фототока от напряжения задерживающего поля. Определите энергию фотонов, налетающих на катод в эВ
Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λкр = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U =1,9 В. Определите длину волны λ.
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался красный светофильтр, а во второй — жёлтый. В каждом опыте измеряли запирающее напряжение.
Как изменяются длина световой волны, напряжение запирания и кинетическая энергия фотоэлектронов?
Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения.
3) не изменилась
Кинетическая энергия фотоэлектронов
Длина волны рентгеновского излучения равна 10 -10 м. Во сколько раз энергия одного фотона этого излучения превосходит энергию фотона видимого света длиной волны 400нм
В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластинка облучалась светом с длинами волн соответственно 350 нм и 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались υ1/υ2 в 2 раза. Какова работа выхода с поверхности металла?
Электрон, выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ излучением с длиной волны 300 нм, попадает в однородное магнитное поле с индукцией 10 -3 Тл. Вектор его скорости направлен перпендикулярно линиям индукции. С каким максимальным ускорением будет двигаться электрон в магнитном поле?
Просмотр содержимого документа
«Вариант №3»
Монохроматический свет с энергией фотонов Eф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Как изменятся модуль запирающего напряжения и длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов увеличится?
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Металлическую пластину освещают светом с энергией фотонов 6,5 эВ. Работа выхода для металла пластины равна 2,5 эВ. Какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся фотоэлектронов в эВ
Поток фотонов выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых 10 эВ. Энергия фотонов в 3 раза больше работы выхода фотоэлектронов. Какова энергия фотонов в эВ
Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой ν. При этом задерживающая разность потенциалов равна U. После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на ∆ U =1,5В. Каково изменение частоты падающего света?
Работа выхода для некоторого металла равна 3 эВ. На пластинку из этого металла падает свет. На рисунке показана зависимость силы фототока от приложенного обратного напряжения. Какова энергия фотона светового излучения, падающего на эту пластинку в эВ
Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода λкр = 450 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,4 В. Определите длину волны λ.
Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны 500 нм. Что произойдет с частотой падающего света, импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих электронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны 700 нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.
А) Частота падающего света
Б) Импульс фотонов
В) Кинетическая энергия вылетающих электронов
Один лазер излучает монохроматический свет с длиной волны 350нм, другой с длиной волны 700нм. Каково отношение импульсов фотонов р1/р2, излучаемых лазерами?
Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из металлической пластины светом с длиной волны λ = 3 ·10 -7 м, если красная граница фотоэффекта 540 нм?
В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью 8 нФ. При длительном освещении катода светом с частотой 10 15 Гц фототок между электродами, возникший вначале, прекращается. Работа выхода электронов из кальция 4,42·10 -19 Дж. Какой заряд при этом оказывается на обкладке конденсатора, подключенной к освещаемому электроду
Читайте также: