Тема 2. Фотоэффект

Задачи

1. Определите максимальную скорость υ_max фотоэлектрона, вырванного с поверхности платины (работа выхода электрона А = 6,3 эВ), при облучении у-квантом с энергией ε = 1,53 МэВ.

2. Определите длину волны γ-излучения, падающего на платиновую пластину (работа выхода электрона из платины А = 6,3 эВ), если максимальная скорость фотоэлектронов была υ_max = 3 Мм / с.

3. Определите максимальную скорость υ_max фотоэлектронов, вырываемых с поверхности меди (работа выхода электрона А = 5,2 эВ), при облучении γ-излучением с длиной волны λ = 2,5 пм.

4. Определите, на какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалится фотоэлектрон, вырванный с поверхности серебряного электрода при облучении его монохроматическим светом с длиной волны λ = 85 нм, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле напряженностью Е = 10 В / см. Красная граница фотоэффекта для серебра λ₀ = 264 нм.

5. Фотоэлектроны вырываются с поверхности серебряной пластинки (работа выхода А = 4,7 эВ) фотонами с энергией ε = 5эВ. Определите максимальный импульс, передаваемый поверхности этой пластинки при вылете электрона и полный импульс, полученный пластинкой.

6. Если освещать катод вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом с длиной волны λ₁ = 350 нм, то фототок прекращается при задерживающем напряжении U₁ = 12,5 В. Как изменится задерживающее напряжение при увеличении длины волны на 20 %?

7. На поверхность металла падает пучок ультрафиолетового излучения (λ = 0,25 мкм). Красная граница фотоэффекта λ₀ = 0,62 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

8. При освещении катода вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом частотой v₁ = 2∙10¹⁵ Гц фотоэлектроны полностью задерживаются тормозящим полем при напряжении U₁ = 7 В. При увеличении частоты падающего света на 45 % задерживающее напряжение оказалось равным U = 10,7 В. Вычислите по этим экспериментальным данным постоянную Планка.

9. Энергия фотона равна кинетической энергии электрона, имевшего начальную скорость υ ₀ = 10 м/с и ускоренного разностью потенциалов U = 4 В. Определите длину волны фотона.

10. Уединенный цинковый шарик облучают монохроматическим светом длиной волны λ = 40 нм. Определите, до какого потенциала зарядится шарик. Работа выхода электронов из цинка A = 4,0 эВ.

11. Определить работу выхода А_вых электронов из натрия, если красная граница фотоэффекта λ₀ = 500 нм.

12. Будет ли наблюдаться фотоэффект, если на поверхность серебра направить ультрафиолетовое излучение с длиной волны λ = 300 нм?

13. Какая доля энергии фотона израсходована на работу вырывания фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта λ₀ = 307 нм и максимальная кинетическая энергия W фотоэлектрона равна 1 эВ?

14. На поверхность лития падает монохроматический свет (λ = 310 нм). Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов U не менее 1,7 В. Определить работу выхода А.

15. Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, нужно приложить задерживающую разность потенциалов U ₁ = 3,7 В. Если платиновую пластинку заменить другой пластинкой, то задерживающую разность потенциалов придется увеличить до 6 В. Определить работу A выхода электронов с поверхности этой пластинки.

16. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны λ = 220 нм. Определить максимальную скорость υ _max фотоэлектронов.

17. Определить длину волны λ ультрафиолетового излучения падающего на поверхность некоторого металла, при максимальной скорости фотоэлектронов, равной 10 Мм/с. Работой выхода электронов из металла пренебречь.

18. Максимальная скорость фотоэлектронов υ _max , вылетающих из металла при облучении его γ-квантами, равна 291 Мм. Определить энергию E γ -квантов.

19. Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вылетающих из вольфрамового электрода, освещаемого ультрафиолетовым светом с длиной волны 0,2 мкм.

20. Катод вакуумного фотоэлемента освещается светом с длиной волны 0,38 мкм. Фототок прекращается при задер­живающей разности потенциалов равной 1,4 В. Найти работу выхода электронов из катода.

21. Цинковый электрод освещается монохроматическим светом. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 0,4 В. Вычислить длину волны света, применявшегося при освещении.

22. Красной границе фотоэффекта соответствует длина волны 0,332 мкм. Найти длину монохроматической световой волны, падающей на электрод, если фототок прекращается при задер­живающей разности потенциалов, равной 0,4 В.

23. Найти величину задерживающей разности потенциалов для фотоэлектронов, испускаемых при освещении цезиевого электрода ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 0,3 мкм.

24. На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны λ = 220 нм. Определить максимальную скорость v_max фотоэлектронов.

25. Найти постоянную Планка, если фотоэлектроны, вырываемые из поверхности металла светом с частотой 1,2∙10¹⁵ Гц задерживаются разностью потенциалов 3,1 В, а вырываемые светом с длиной волны 125 нм - задерживаются разностью потенциалов 8,1 В.

26. Плоский серебряный электрод освещается монохроматическим излучением с длиной волны 83 нм. Определите на какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалиться фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле напряженностью 10 В/см. Красная граница фотоэффекта для серебра 264 нм.

27. При освещении металлической пластинки монохроматическим светом задерживающее напряжение равно 1,6 В. Если частоту света увеличить в два раза, то задерживающее напряжение будет 5,1 В. Определить в электрон вольтах работу выхода электрона.

28. Определить скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности серебра: 1) ультрафиолетовыми лучами с длиной волны λ₁ = 0,155 мкм; 2) γ-лучами с длинной волны λ₂ = 0,01Ǻ. Работа выхода для серебра А = 4,7 эВ.

29. Красная граница фотоэффекта для цезия λ₀ = 6530 Ǻ. определить максимальную скорость фотоэлектрона при облучении цезия фиолетовыми лучами с длинной волны λ = 4000 Ǻ.

30. Источник монохроматического света мощностью P=64 Вт испускает ежесекундно 10²⁰ фотонов, вызывающих фотоэффект на пластинке с работой выхода электронов, равной А=1,6 эВ. До какого потенциала зарядится пластинка при длительном освещении?