Тема 3 Фотоэффект

Основные формулы

· Уравнение Эйнштейна

e= hv = A + W_max,

где e= hv – энергия фотона, падающего на поверхность металла; А – работа выхода электрона из металла; W_max – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.

· Красная граница фотоэффекта

v₀ = A/ h, l₀ = hc/A,

где v₀, l₀ - минимальная частота и максимальная длина волны соответственно, при которых еще возможен фотоэффект

Задачи

1. Металл, работа выхода электронов из которого равна 4,6 эВ, освещается светом с энергией кванта 5,17 эВ. Найдите максимальный импульс, передаваемый
поверхности металла при вылете каждого электрона, если электрон вылетает
навстречу падающему кванту. т_е = 9,11× 10^-31 кг, е = -1,6·10 ^-19 Кл.

2. Задерживающий потенциал для платиновой пластины равен 3,7 В, а для
пластины из неизвестного металла при освещении тем же светом - 6 В Найдите
работу выхода электронов из этой пластины, если для платины она равна 5,29 эВ.

3. Фотоэлектроны, вырываемые с поверхности некоторого металла светом с
частотой 2,2∙10¹⁵ Гц, полностью задерживаются потенциалом 6,6В, а
вырываемые светом с частотой 4,6-10 Гц - потенциалом 16,5 В. Найдите по
этим данным постоянную Планка, е =- 1,6∙10 " Кл.

4. Найдите частоту света, вызывающего фотоэффект с поверхности металла, если электроны полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В. Фотоэффект начинается при частоте света 6·10 ¹⁴ Гц.

5. Металл, работа выхода электронов из которого равна 4,2 эВ, освещается светом с энергией кванта 5,17 эВ. Найдите максимальный импульс, передаваемый
поверхности металла при вылете каждого электрона, если электрон вылетает
навстречу падающему кванту. т_е = 9,11× 10^-31 кг, е = -1,6·10 ^-19 Кл.

6. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов оказалась в два раза
больше работы выхода их из некоторого металла. Найдите частоту света,
которым освещался металл, если задерживающая разность потенциалов равна
2 В. Постоянная Планка h = 6,63·10^-34 Дж·с.

7. На незаряженную металлическую пластинку направили пучок рентгеновских
лучей, и пластинка зарядилась до потенциала 124 В. Найдите длину волны рентгеновских лучей. Работой выхода электронов пренебречь, е = 1,6·10 ^-19 Кл..

8. При фотоэффекте с поверхности платиновой пластины электроны полностью
задерживаются потенциалом 0,8 В. Найдите длину волны электромагнитного
излучения, вызывающего фотоэффект, и красную границу фотоэффекта. Работа
выхода электрона из платины 5,29 эВ. е = 1,6·10 ^-19 Кл.

9. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 600 нм. Найдите
работу выхода электрона из этого металла (в эВ).

10.Найдите частоту света, которым освещается некоторый металл, если
фотоэлектроны полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В.
Фотоэффект у этого металла начинается при частоте падающего света 6·10¹⁴ Гц.
Постоянная Планка h = 6,63·10^-34 Дж·с.

11.Найдите длину волны электромагнитного излучения, падающего на платиновую пластинку, при которой максимальная скорость фотоэлектронов равна 3 Мм/с. Работа выхода электрона из платины 5,29 эВ.

12.На поверхность металла падает электромагнитное излучение с длиной волны 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта 0,3 мкм. Найдите, какая доля энергии фотона расходуется на максимальную кинетическую энергию электрона.

13.Найдите красную границу фотоэффекта для цинка и максимальную скорость фотоэлектронов, вылетающих с его поверхности под действием излучения с длиной волны 250 нм. Работа выхода электрона из цинка 3,74 эВ. Планка h = 6,63·10^-34 Дж·с, е = 1,6·10^-19Кл.

14.На цезиевый катод вакуумного фотоэлемента падает излучение с длиной волны 0,33 мкм. Работа выхода электрона из цезия 1,89 эВ. Найдите импульс вылетевшего электрона.

15.Красная граница фотоэффекта для платины равна 198 нм. После прокаливания она увеличивается до 220 нм. Найдите, на сколько при этом уменьшится работа выхода электрона (в эВ).

16.Задерживающий потенциал при освещении металла светом длины волны λ₁ оказался в два раза больше, чем при освещении светом длины волны λ₂. Найдите работу выхода электрона из металла.

17."Красная" граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм. Найдите минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект. Постоянная Планка h = 6,63·10^-34 Дж·с

18.Красная граница фотоэффекта для рубидия равна 810 нм. Найдите обратную разность потенциалов, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы полностью задержать электроны, испускаемые рубидием под действием излучения с длиной волны 100 нм.

19.На поверхность литиевого катода фотоэлемента падает свет с длиной волны 310 нм. Для прекращения фототока требуется приложить задерживающую разность потенциалов 1,7 В. Найдите работу выхода электрона из лития (в эВ).

20.Серебряная пластина освещается светом с энергией кванта 10 эВ. Какой импульс получит пластина при вылете одного электрона? Считать, что направления движения фотона и электрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности пластины. Работа выхода электрона из серебра 4,28 эВ.

21.Найдите, какая часть энергии фотона израсходована на работу выхода электрона, если красная граница фотоэффекта 307 нм и максимальная кинетическая энергия электрона равна 1 эВ.

22.Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 1,2-10¹⁵ Гц. Найдите длину волны света, освещающего металл, при которой максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,3 эВ. h = 6,63·10^-34 Дж·с.

23.До какого максимального потенциала зарядится удаленный от других тел медный шарик при облучении его электромагнитным излучением с длиной волны 140 нм. Работа выхода электрона из меди 4,47 эВ.

24.Фотоны с энергией 4,9 эВ падают на металлическую пластину и вызывают фотоэффект. Работа выхода равна 4,5 эВ. Найдите максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона, если предположить, что направления движения фотона и фотоэлектрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности металла.

25.При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с длинами волн 0.35 мкм и 0.54 мкм обнаружили, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются друг от друга в два раза. Найдите работу выхода электрона с поверхности этого металла.