Задача 10

Протон летит со скоростью 4,6·10⁴м/с. Какая длина волны соответствует этому фотону.

Дано: Решение.

υ = 4,6·10⁴м/с Импульс движущегося протона .

h =6,63×10^-34Дж×с каждому движущемуся телу соответствует волна, импульс которой:

m_p = 1,67·10^-27 кг .

λ -? Приравнивая выражение для импульсов, получим: ,

откуда длина волны, соответствующая протону, ,

Проверяем размерность: ,

Ответ.

2.5. 3адания самопроверки:

2.5.1.Теоретические вопросы:

Начальный уровень:

1. Как называются отдельные порции энергии, которые излучает и поглощает тело в виде света?

2. Какие действия света на вещество вы знаете?

3. Как называется явление вырывания электронов из вещества под действием света?

4. Как называют приборы, действие которых основывается на явлении фотоэффекта?

5. Как по внешним признакам разделяют вакуумные и полупроводниковые фотоэлементы?

Средний уровень:

1. Что такое красная граница фотоэффекта?

2. Как формулируются законы фотоэффекта?

3. Как вы понимаете понятие двойственности (корпускулярно-волновой) природы света?

4. Где в технике и науке используют явление фотоэффекта?

5. Какие проявления химического действия и давления света вам известны?

6. Приведите примеры применения фотоэлементов в технике и быту.

Достаточный уровень:

1. Как объясняются законы фотоэффекта с точки зрения квантовой теории света?

2. Каково – строение и принцип действия вакуумных и полупроводниковых фотоэлементов?

3. Как найти, пользуясь уравнением Эйнштейна для фотоэффекта, красную границу фотоэффекта для конкретного вещества?

4. От чего зависит энергия и импульс фотона?

Высокий уровень:

1. При каких условиях и в каких явлениях проявляются волновые свойства света?

2. При каких условиях и в каких явлениях проявляются корпускулярные свойства света?

3. Какова современная теория света? Какие явления можно объяснить волновыми и какие корпускулярными свойствами света?

2.5.2. Задачи:

1. Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длинным (0,75мкм) и наиболее коротким (0,4 мкм) волнам видимой части спектра. [2,6 10 ^-19Дж; 5 10^-19Дж].

2. Найти массу и импульс фотонов для рентгеновских (v = 10¹⁸ Гц) лучей.

[7,3 10^-23 кг; 2,2 10^-24 кг м/с].

3. Каков импульс фотона, энергия которого равна 6 10^-19Дж? [2 10^-27 кг м/с].

4. Источник света мощностью 100 Вт испускает 5 1020 фотонов за 1 с. Найти среднюю длину волны излучения. [0,99 мкм].

5. Под каким напряжением работает рентгеновская трубка, если самые «жесткие» лучи в рентгеновском спектре этой трубки имеют частоту 10¹⁹Гц? [41кВ].

6. Длинноволновая (красная) граница фотоэффекта для серебра равна 0,29мкм. Определить работу выхода. [6,9 10^-19 Дж, или 4,3 эВ].

7. Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием излучения, имеющего длину волны 0,45 мкм? [Не возникнет.].

8. Какую максимальную кинетическую энергию имеют вырванные из лития электроны при облучении светом с частотой 10¹⁵ Гц? [1,74 эВ].

9. Какова максимальная скорость электронов,1 вырванных с поверхности платины при облучении ее светом с длиной волны 100 нм? [1,6 Мм/с].

10. Какой длины волны следует направить лучи на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 2000 км/с? Красная граница фотоэффекта для цезия равна 690 нм. [94 нм]

2.6. Контролирующие задания:

Задание №l:

1. Красная граница фотоэффекта для платины равна 196 нм. Определить работу выхода электрона из этого металла в электрон-вольтах.

2. Металл освещается рентгеновскими лучами длиной волны 1,1 нм. Определить скорость электронов, вылетающих из металла. Работой выхода пренебречь.

3. Фотоэлемент освещается светом длиной волны 400 нм. Фотоэлектроны, вырываемые с поверхности металла, полностью задерживаются разностью потенциалов 1,5 В. Определить работу выхода металла фотокатода и красную границу фотоэффекта.

4. Определить энергию, массу и количество движения фотона, которому соответствует длина волны 620 нм.

Задание №2:

1. Какова максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих из серебра при освещении его, лучами длиной волны 280 нм?

2. Энергия фотона равна кинетической энергии электрона, имевшего начальную скорость 106 м/с и ускоренного разностью потенциалов 4 В. Найти длину волны фотона.

3. Определить наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом с частотой 750 ТГц.

4. Определить скорость фотоэффектов при освещении калия фиолетовым светом с длиной волны 4,2×10^-7 м, если работа выхода электронов с поверхности калия 2,2 эВ.

Задание №З:

1. Определить частоту электромагнитного излучения, энергия кванта которого равна 3,31×10^-19 Дж. Вызовет ли это излучение световое ощущение у человека?

2. Во сколько раз энергия кванта излучения фиолетового света больше энергии кванта излучения красного света, если длина волны в вакууме фиолетового света λф = 400нм, а красного λ,к = 750нм?

3. Найти энергию и длину волны излучения, масса фотонов которого равна массе покоя электрона.

4. Найти напряжение, при котором должна работать рентгеновская трубка, чтобы минимальная волна излучения была равна 1 нм.

Задание №4:

1. Какая доля энергии фотона расходуется на работу вырывания электрона, если красная граница фотоэффекта 400 нм и кинетическая энергия электрона 2эв?

2. Во сколько раз энергия кванта излучения фиолетового света больше энергии кванта излучения красного света, если длина волны в вакууме фиолетового света λф = 400нм, а красного λк = 750нм?

3. Наибольшая длина волны света, при которой происходит фотоэффект для вольфрама, 0,275 мкм. Найти работу выхода электронов из вольфрама; наибольшую скорость электронов, вырываемых из вольфрама светом с длиной волны 0,18 мкм; наибольшую энергию этих электронов.

4. Свет какой частоты следует направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 3000 км/с? Работу выхода электронов из платины принять раной 10^-18 Дж.

Date: 2015-05-19; view: 3885; Нарушение авторских прав