Решение задач по теме: Фотоэффект

1. Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, для натрия составляет 530 нм. Определите работу выхода электронов из натрия.

Дано: CИ

λ _кр = 530 нм 530∙ 10^-9 м

c = 3∙ 10⁸м/с

h = 6, 63 ∙ 10³⁴Дж× с

_________________

А_вых-?

Решение

Работа выхода в Дж находится по формуле А_вых= hν _кр, А_вых=

А_вых= 6, 6 ∙ 10^-34 ∙ 3 ∙ 10⁸/ 530 ∙ 10^-9 = 3, 73 ∙ 10^-17 Дж

Выразим работу выхода в эВ

А_вых =А _вых / 1, 6 ∙ 10 ^-19 Дж =2, 34 эВ

Ответ: 2, 34 эВ

2. Определить наибольшую длину волны света, при которой может проходить фотоэффект, если работа выхода 8, 5∙ 10 ^{- 19} Дж.

Дано: Решение:

А_вых= 8, 5∙ 10 ^{- 19} Дж А_вых= hν _кр, А_вых= ,

c = 3∙ 10⁸м/с λ _кр = ,

h = 6, 63 ∙ 10³⁴Дж× с λ _кр = 6, 63 ∙ 10³⁴Дж× с 3∙ 10⁸м/с / 8, 5∙ 10 ^{- 19} Дж =

λ _кр -? = 2, 34∙ 10^-7 м

Ответ: 2, 34∙ 10^-7 м

3 Работа выхода из металла равна 4, 28 эВ. Найти красную границу фотоэффекта.

Дано: Решение:

А_{вых =}4, 28 эВ А_вых= hν _кр, А_вых= , λ _кр = ,

λ _кр -?

λ _кр =6, 63 ∙ 10^-34Дж× с 3∙ 10⁸м/с / 4, 28 эВ ∙ 1, 6 ∙ 10^-19 =

= 4, 65∙ 10^-7 м

Ответ: 4, 65∙ 10^-7 м

4 Наибольшая длина волны света, при которой может наблюдаться фотоэффект на калии, равна 450 нм. Найти скорость электронов выбитых из калии светом с длиной волны 300 нм

Дано: Решение:

λ _кр = 450 нм hν = А _вых + mʋ ² / 2

λ = 300нм = + mʋ ² / 2

m=9, 1 10^-31кг mʋ ² / 2 = hc / λ - hc / λ _кр = hc (1/ λ – 1 / λ _кр) = hc (λ _кр– λ ) / λ _крλ,

ʋ -? ʋ ² = 2 hc (λ _кр– λ ) / m λ _крλ

ʋ ² =2 ∙ 6, 63 ∙ 10^-34Дж× с 3∙ 10⁸м/с ( 450-300) ∙ 10 ^-9 м/

/ 450 ∙ 10^-9 м 300∙ 10 ^-9 м 9, 1∙ 10 ^-31 кг = 5967∙ 10^-35/ 12285 10 ^-47=

=0, 4857∙ 10¹² = 4857∙ 10⁸ =69, 7 ∙ 10⁴=697 км / с.

Ответ: 697 км/ с

5. Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих из калия при его освещении лучами с длиной волны 345 нм. Работа выхода 2, 26 эВ.

Дано: Решение:

λ = 345 нм hν = А _вых + Е_к, = А _вых + Е_к

А_вых= 2, 26 эВ Е_к = - А _вых ,

m=9, 1 10^-31кг Е_к =6, 63 ∙ 10^-34Дж× с 3∙ 10⁸м/с / 345 ∙ 10^-9м - 2, 26 ∙ 1. 6 ∙ 10^{- 19}=

=0, 0576 ∙ 10 ^-17 -3, 616∙ 10 ^-19 =5, 76 ∙ 10 ^-19 -3, 616∙ 10 ^-19 = Е_к-? =2, 14∙ 10 ^-19 Дж

Ответ: 2, 14 ∙ 10 ^-19 Дж

6. Найти работу выхода для некоторого металла, если красная граница равна 307 нм.

Дано: Решение:

λ _кр = 307 нм А_вых=

А_вых -? А_вых= 6, 63 ∙ 10^-34Дж× с 3∙ 10⁸м/с / 307 ∙ 10^-9 м=

= 0, 0648 ∙ 10^-17 Дж = 6, 48 ∙ 10^-19 Дж

Ответ: 6, 48∙ 10^-19 Дж

7. Частота света красной границы некоторого металла6 ∙ 10 ¹⁴Гц, задерживающее напряжения 2В. Найти частоту падающего света.

Дано: Решение:

U з = 2 В hν = А _вых + Е_к

ν _кр= 6 ∙ 10 ¹⁴Гц hν = h ν _кр + Е_кhν = h ν _кр + eUз

ν -? ν = ν _кр + eUз/ h

ν = 6 ∙ 10 ¹⁴Гц + 1, 6 ∙ 10 ^-19 Кл ∙ 2В / 6, 63 ∙ 10 ^-34 Дж с =

= 6 ∙ 10 ¹⁴Гц + 0, 48 ∙ 10 ¹⁵Гц =1, 1∙ 10 ¹⁵Гц

Ответ: 1, 1∙ 10 ¹⁵Гц

8. На медный шарик падает монохроматический свет с длиной волны

0, 165 мкм. Найти разность потенциалов, если работа выхода 4, 5эВ.

Дано: Решение:

λ = 0, 165 мкм

А _{вы х} = 4, 5 эВ = А _вых + е U, е U = - А _вых

U = ( - А _вых) / е

U-? U = ( 6, 63 ∙ 10^-34Дж× с 3∙ 10⁸м/с / 0, 165∙ 10^-6 м -

- 4, 5∙ 1, 6 ∙ 10 ^-19 Кл )/ 1, 6 ∙ 10 ^-19 Кл = 3, 03 В

Ответ: 3, 03 В

Реши сам

Вариант 1

1. Какой частоты свет следует направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 3000 км/с? Работа выхода электронов из платины 10 ¯ ¹ ⁸ Дж.

2. Найти скорость фотоэлектронов вылетевших из цинка, при освещении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 300 нм, если работа выхода электрона из цинка равна 6, 4 * 10 ¯ ¹ ⁹ Дж.

3. Какова наименьшая частота света, при которой ещё наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3, 3 *10 ¯ ¹ ⁹ Дж?

Вариант 2

1. Какой должна быть длина волны ультрафиолетового света, падающего на поверхность цинка, чтобы скорость вылетающих фотоэлектронов составляла 1000 /с? Работа выхода электронов из цинка 6, 4 * 10 ¯ ¹ ⁹ Дж.

2. Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 200 нм? Работа выхода электронов из натрия 4 * 10 ¯ ¹ ⁹ Дж.

3. Электрон выходит из цезия с кинетической энергией 3, 2 * 10 ¯ ¹ ⁹ Дж. Какова максимальная длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 2, 88 *10 ¯ ¹ ⁹ Дж?