Меню

Как определить длину волны света которым освещается поверхность металла



Как определить длину волны света которым освещается поверхность металла

Название: квантовая оптика (Э. Б. Селиванова, В. Я. Чечуев)

16.2. примеры решения задач

Задача 16.2.1. Поверхность металла освещается светом с длиной волны l = 350 нм. При некотором задерживающем потенциале фототок становится равным нулю. При изменении длины волны на 50 нм задерживающую разность потенциалов пришлось увеличить на 0,59 В. Считая постоянную Планка и скорость света известными, определите заряд электрона.

Если при изменении длины волны света, вызывающего фототок, пришлось увеличить запирающий потенциал, значит длина волны уменьшилась.

С учетом этого и принимая во внимание, что , запишем уравнение Эйнштейна для обеих ситуаций

, (27)

. (28)

Вычитая из (28) (27), получим

, (29)

.

Задача 16.2.2. Найдите величину задерживающего потенциала Uз для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом, длина волны которого l= 3300 Ǻ. Работа выхода электрона из калия А = 2 эВ.

Запишем уравнение Эйнштейна

(формула (20)).

В нем , (30)

. (31)

Подставляя соотношения (30) и (31) в (20), получим

е×Uз = , (32)

откуда Uз =.

Задача 16.2.3. Световой поток, состоящий из n = 5×104 фотонов света, обладающих энергией, соответствующей длине волны l = 300 нм, падает на фоточувствительный слой, чувствительность которого

К = 4,5 мА/Вт. Найдите количество фотоэлектронов, освобождаемых таким импульсом света.

Чувствительность фотоэлемента – это величина фототока, вызванного световым потоком единичной мощности.

К = , Р – мощность. (33)

Поскольку фотоэффект – процесс безынерционный, то время облучения фотокатода светом и время протекания тока одно и то же.

Энергия, которую переносят n квантов определяется соотношением

Е = n×. (34)

Мощность, переданная этим импульсом света фотокатоду, равна

Р = (35)

где t – время облучения.

Заряд, переносимый N электронами, вырванными импульсом света с катода,

q =Ne (е – заряд электрона). (36)

Этот заряд создает фототок

Iф = . (37)

Подставив (35) и (37) в (33), получим

К = , (38)

.

Задача 16.2.4. Пучок монохроматического света с длиной волны

l = 663 нм падает нормально на зеркальную плоскую поверхностью.

Поток излучения Ф = 0,6 Вт. Определите: 1) силу давления F , испытываемую этой поверхностью; 2) число фотонов ежесекундно падающих на поверхность.

1. Сила светового давления равна произведению светового давления Р на площадь поверхности S

Р = . (40)

Подставив (40) в (39), получим

F = , (41)

где Ф = I×S -поток излучения. Вычисляя с учетом, что R = 1 получим

F = .

2. Произведение энергии одного фотона на число фотонов n, ежесекундно падающих на поверхность, также равно потоку излучения

Читайте также:  Ваз 2110 ближний свет сам мигает

Ф = Е×n. А так как энергия фотона Е = , то

n = .

Задача 16.2.5. В результате эффекта Комптона фотон при соударении с электроном был рассеян на угол q = 90о. Энергия рассеянного фотона Е2 = 0,4 МэВ . Определите энергию фотона Е1 до рассеяния.

Для определения энергии первичного фотона воспользуемся формулой Комптона

Dl = 2×q, (42)

Dl = l2 – l1=. (43)

Подставим (43) в (42) и преобразуем правую часть, умножив и разделив ее на c

, (44)

, (45)

где Ео = mo×c2 = 0,511 МэВ – энергия покоя электрона.

.

Задача 16.2.5. Длина волны рентгеновского излучения, падающего на вещество со свободными электронами, lо= 0,003 нм. Какую энергию приобретает комптоновский электрон отдачи при рассеянии фотона под углом 60о ?

Энергия электрона из закона сохранения энергии определяется как разность между энергиями падающего и улетающего фотонов

Еэл = . (46)

По формуле Комптона

. (47)

Подставляя (47) в (48), получим

Еэл = .

Содержание

Читать: Аннотация
Читать: Тема 15. тепловое излучение
Читать: 15.1. основные понятия и соотношения
Читать: 15.2. контрольные вопросы
Читать: 15.3. примеры решения задач
Читать: Тема 16. фотоэффект. давление света.эффект комптона
Читать: 16.1.основные понятия и соотношения
Читать: 16.2. примеры решения задач

Источник

3. Определить длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию
4,5*10-20 Дж, а работа выхода электрона из металла 7,6*10-19Дж
(h=6,62*10-34 Дж*с; с=3*108 м/с

Ответы

5 м и 50 дм
1 метр=10 дм
5*10=50 дм
50 дм=50 дм

400 м и 1 км
1 км=1000 м
1*1000=1000 м
400 м 50 дм^2

Л =hc /(Aвых+Ек)=6.626*10^-34*3*10^8/(7.5*10^-19+4.5*10^-16)=4.4*10^-10=0.44 нм

Губ смех аж над еж КБ аж аж ух аж зря яз горы царю южных важная яд 7 песня уж

А= 4,7 эВ= 75,2*10^-20 Дж

λ= 6,63*10^-34*3*10^8 / (4,5*10^-20+75,2*10^-20) = 19,89*10^-26 / 79,7*10^-20= 0,25*10^-6 м= 0,25 мкм

Посмотри вложение, там все написано.

Решение во вложении.

По закону Эйнштейна для фотоэффекта:

h*v = Aвых + Екин
или
h*c/L=Aвых + Екин

отсюда длина волны:
L = h*c/(Авых + Екин), где
h = 6,63*10^(-34) — постоянная Планка;
с = 3*10^8 — скорость света.
Подставляем:

L = 6,63*10(-34)*3*10^8 / (7,6*10^(-19)+4,5*10^(-19) = 164*10^(-9) = 164 нм

Источник

Примеры решенных задач по физике на тему «Фотоэффект»

Ниже размещены условия задач и отсканированные решения. Если вам нужно решить задачу на эту тему, вы можете найти здесь похожее условие и решить свою по аналогии. Загрузка страницы может занять некоторое время в связи с большим количеством рисунков. Если Вам понадобится решение задач или онлайн помощь по физике- обращайтесь, будем рады помочь.

Читайте также:  Боковой свет что это

Явление фотоэффекта заключается в испускании веществом электронов под действием падающего света. Теория фотоэффекта разработана Эйнштейном и заключается в том, что поток света представляет собой поток отдельных квантов(фотонов) с энергией каждого фотона h n . При попадании фотонов на поверхность вещества часть из них передает свою энергию электронов. Если этой энергия больше работы выхода из вещества, электрон покидает металл. Уравнение эйнштейна для фотоэффекта: где — максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.

Длина волны красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 307 нм. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов – 1 эВ. Найти отношение работы выхода электрона к энергии падающего фотона.

Частота света красной границы фотоэффекта для некоторого металла составляет 6*10 14 Гц, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов – 2В. Определить частоту падающего света и работу выхода электронов.

Работа выхода электрона из металла составляет 4,28эВ. Найти граничную длину волны фотоэффекта.

На медный шарик радает монохроматический свет с длиной волны 0,165 мкм. До какого потенциала зарядится шарик, если работа выхода электрона для меди 4,5 эВ?

Работа выхода электрона из калия составляет 2,2эВ, для серебра 4,7эВ. Найти граничные длину волны фотоэффекта.

Длина волны радающего света 0,165 мкм, задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов 3В. Какова работа выхода электронов?

Красная граница фотоэффекта для цинка 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на цинк падает свет с длиной волны 200нм.

На металл с работой выхода 2,4эВ падает свет с длиной волны 200нм. Определить задерживающую разность потенциалов.

На металл падает свет с длиной волны 0,25 мкм, задерживающая разность потенциалов при этом 0,96В. Определить работу выхода электронов из металла.

При изменении длины волны падающего света максимальные скорости фотоэлектронов изменились в 3/4 раза. Первоначальная длина волны 600нм, красная граница фотоэффекта 700нм. Определить длину волны после изменения.

Работы выхода электронов для двух металлов отличаются в 2 раза, задерживающие разности потенциалов — на 3В. Определить работы выхода.

Максимальная скорость фотоэлектронов равно 2,8*10 8 м/с. Определить энергию фотона.

Энергии падающих на металл фотонов равны 1,27 МэВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

Максимальная скорость фотоэлектронов равно 0,98с, где с — скорость света в вакууме. Найти длину волны падающего света.

Энергия фотона в пучке света, падающего на поверхность металла, равно 1,53 МэВ. Определить максимальную скорость фотоэлектронов.

Читайте также:  Как узнать тариф за свет

На шарик из металла падает свет с длиной волны 0,4 мкм, при этом шапик заряжается до потенциала 2В. До какого потенциала зарядится шарик, если длина волны станет равной 0,3 мкм?

После изменения длины волны падающего света в 1,5 раза задерживающая разность потенциалов изменилась с 1,6В до 3В. Какова работа выхода?

Красная граница фотоэффекта 560нм, частота падающего света 7,3*10 14 Гц. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

Красная граница фотоэффекта 2800 ангстрем, длина волны падающего света 1600 ангстрем. Найти работу выхода и максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона.

Задерживащая разность потенциалов 1,5В, работа выхода электронов 6,4*10 -19 Дж. Найти длину волны падающего света и красную границу фотоэффекта.

Работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ. Во сколько раз изменилась кинетическая энергия фотоэлектронов. если длина волны падающего света изменилась с 2,5*10 -7 м до 1,25*10 -7 м?

Найти максимальную скорость фотоэлектронов для видимого света с энергией фотона 8 эВ и гамма излучения с энергией 0,51 МэВ. Работа выхода электронов из металла 4,7 эВ.

Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 3,7 В. Работа выхода электронов равна 6,3 эВ. Какая работа выхода электронов у другого металла, если там фототок прекращается при разности потенциалов, большей на 2,3В.

Работа выхода электронов из металла 4,5 эВ, энергия падающих фотонов 4,9 эВ. Чему равен максимальный импульс фотоэлектронов?

Красная граница фотоэффекта 2900 ангстрем, максимальная скорость фотоэлектронов 10 8 м/с. Найти отношение работы выхода электронов к энергии палающих фотонов.

Длина волны падающего света 400нм, красная граница фотоэффекта равна 400нм. Чему равна максимальная скорость фотоэлектронов?

Длина волны падающего света 300нм, работа выхода электронов 3,74 эВ. Напряженность задерживающего электростатического поля 10 В/см.Какой максимальный путь фотоэлектронов при движении в направлении задерживающего поля?

Длина волны падающего света 100 нм, работа выхода электронов 5,30эВ. Найти максимальную скорость фотоэлектронов.

При длине волны радающего света 491нм задерживающая разность потенциалов 0,71В. Какова работа выхода электронов? Какой стала длина волны света, если задерживающая разность потенциалов стала равной 1,43В?

Кинетическая энергия фотоэлектронов 2,0 эВ, красная граница фотоэффекта 3,0*10 14 Гц. Определить энергию фотонов.

Красная граница фотоэффекта 0,257 мкм, задерживающая разность потенциалов 1,5В. Найти длину волны падающего света.

Красная граница фотоэффекта 2850 ангстрем. Минимальное значение энергии фотона, при котором возможен фотоэффект?

Источник