Найдите частоту излучения если энергия фотона равна 8 25 эв

Ответы к задачам по физике Квантовая физика 35

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

1. Вычислить энергию фотона, если известно, что в среде с показателем преломления 1,4 его длина волны равна 589 нм.

2. Какой мощностью обладает источник монохроматического света, испус­кающий

10 20 фотонов в секунду? Длина волны испускаемого света состав­ляет 3,3 -10 -7 м.

3. Работа выхода электронов из кадмия равна 4,08 эВ. Определить длину волны света, падающего на поверхность кадмия, если максимальная ско­рость электронов равна

4. Максимальная длина волны света, при которой может наблюдаться фо­тоэффект на калии, равна 450 нм. Какой будет максимальная скорость фо­тоэлектронов, выбиваемых из калия светом с длиной волны, равной 300 нм?

5. Определите импульс фотонов, вырывающих с поверхности металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В, если красная граница фотоэффекта равна 6.10 14 Гц.

6. Работа выхода электронов из ртути равна 4,5 эВ. При какой частоте из­лучения запирающее напряжение окажется равным 3 В?

7. Определить в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующую излучению с частотой 1,6.10 15 Гц.

8. На сколько процентов следует уменьшить длину волны фотона, чтобы его энергия увеличилась в 2 раза?

9. При переходе электронов с одной орбиты на другую излучаются фотоны с энергией

4,4.10 -19 Дж. Определить длину волны этого излучения.

10. Определить длину волны фотона, энергия которого равна кинетической энергии электрона, прошедшего разность потенциалов 3,3 В.

11. Определить частоту излучения, если энергия фотона данного излучения равна 8,25 эВ.

12. Определить в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующую из­лучению с длиной волны 0,495 мкм.

13. Определить длину волны фотона, энергия которого равна 5 эВ.

14. Определить энергию фотона рентгеновского излучения, длина волны которого равна 3.10 -10 м.

15. При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекулы одноатомного газа равна энергии фотона с длиной волны 6,6.10 -6 м? Постоянная Больцмана равна 1,38.10 -23 Дж/К.

16. Определить среднюю мощность импульсного лазера, излучающего фотоны с длиной волны 3,3.10 -7 м. Число фотонов в импульсе равно 10 18 . В секунду излучается 100 импульсов.

17. Пучок лазерного излучения с длиной волны 3,3.10 -7 м используется для нагревания 1 кг воды с удельной теплоемкостью 4200 Дж / (кг К). За какое время вода нагреется на 10 °С, если лазер ежесекундно испускает 10 20 фотонов и все они поглощаются водой?

19. Во сколько раз энергия фотона с длиной волны 500 нм больше энергии фотона с длиной волны 800 нм?

21. Во сколько раз энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии фотона видимого света, если длина волны рентгеновского излучения равна 10 -10 м, а видимого света – 6.10 -7 м?

21. Во сколько раз энергия фотона с частотой 2 10 Гц меньше энергии фотона с частотой

22. На сколько изменится работа выхода электрона с по­верхности металлической пластины, если энергия падающего на пластину фотона увеличится с 4 до 6 эВ?

23. Определить в электрон-вольтах энергию фотона, длина волны которого соответствует фиолетовой границе видимого диапазона шкалы электро­магнитных волн 0,33 мкм.

24. Во сколько раз масса фотона с длиной волны 10 нм (рентгеновское излучение) меньше массы фотона с длиной волны 0,1 нм (γ-излучение)?

25. Определить частоту излучения, соответствующую красной границе фотоэффекта для металла, работа выхода которого составляет 4,125 эВ.

26. При какой минимальной энергии фотонов возможен фотоэффект с поверхности цезия? Работа выхода электрона с поверхности цезия равна 1,9 эВ.

27. Длина волны ультрафиолетового света, падающего на металл, уменьшается с 250 до

125 нм. Во сколько раз при этом увеличивается макси­мальная кинетическая энергия электронов, если работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ?

28. В результате загрязнения поверхности металла работа выхода электро­на из металла увеличилась в 1,21 раза. Во сколько раз нужно уменьшить максимальную длину волны света, способного вызвать фотоэффект с этой поверхности?

29. Работа выхода электронов из металла равна 4,1 эВ. Определить минимальную задерживающую разность потенциалов при освещении поверхно­сти металла фотонами с энергией 5,3 эВ.

30. При освещении металлической пластинки монохроматическим светом задерживающая разность потенциалов равна 1,6 В. Если увеличить часто­ ту света в 2 раза, задерживающая разность потенциалов будет равна — 5,1 В. Определить в электрон-вольтах работу выхода электрона.

31. На две металлические пластины, работа выхода электронов с поверх­ности которых равна 3 и 4 эВ соответственно, падают фотоны с энергией 5 эВ. Во сколько раз максимальная скорость электронов, вылетающих из первой пластины, больше скорости электронов, вылетающих из второй?

32. Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с по­верхности цезия под действием фотонов с энергией 3,2 эВ, равна 1,3 эВ. На сколько электрон-вольт увеличится кинетическая энергия электронов при увеличении частоты падающего света в 2 раза?

33. Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с по­верхности цезия под действием фотонов с энергией 2,4 зВ, равна 0,5 эВ. На сколько электрон-вольт увеличится кинетическая энергия электронов при уменьшении длины волны падающего света в 2 раза?

34. Определить максимальную кинетическую энергию электронов, выбиваемых с поверхности металла фотонами с энергией 4,6 эВ. Работа выхода электронов равна 1,8 эВ.

35. Для некоторого металла фотоэффект начинается при длине волны падающего излучения 2000 Å. При какой длине волны падающего излуче­ния начинается фотоэффект у металла с вдвое большей ра­ботой выхода?

36. Красная граница фотоэффекта для серебра равна 3,3 -10-7 м. Определить работу выхода электронов.

Источник

Задачи на тему «Фотоны и фотоэффект» с решением

В сегодняшней статье нашей традиционной рубрики «физика» разбираем задачи на фотоэффект.

Подпишитесь на наш телеграм и не пропускайте важные новости. А на втором канале ищите скидки и приятные бонусы для клиентов.

Доверь свою работу кандидату наук!

Узнать стоимость бесплатно

Задачи на фотоэффект с решениями

Прежде чем приступать к решению задач, напоминаем про памятку и формулы. Эти материалы пригодятся при решении задач по любой теме.

Задача на фотоны и фотоэффект №1

Найти энергию фотона ε (в Дж) для электромагнитного излучения с частотой ϑ = 100 · 10 14 Г ц .

Это типичная задача на энергию фотона. Применим формулу:

Здесь h — постоянная Планка. Произведем расчет:

ε = 6 , 63 · 10 — 34 · 10 · 10 14 = 6 , 63 · 10 — 18 Д ж

Ответ: ε = 6 , 63 · 10 — 18 Д ж .

Задача на фотоны и фотоэффект №2

При фиксированной частоте падающего света в опытах №1 и №2 получены вольтамперные характеристики фотоэффекта (см. рис.). Величины фототоков насыщения равны I 1 и I 2 , соответственно. Найти отношение числа фотоэлектронов N 1 к N 2 в этих двух опытах.

I 1 = 13 , 5 м к А I 2 = 10 , 6 м к А

Вольтамперная характеристика фотоэффекта показывает зависимость тока от напряжения между электродами. При выходе тока на насыщение все фотоэлектроны, выбитые из фотокатода, попадают на анод. Таким образом, величина тока насыщения пропорциональна числу фотоэлектронов. Тогда:

N 1 N 2 = I 1 I 2 = 13 , 5 10 , 6 = 1 , 27

Ответ: 1 , 27 .

Задача на фотоны и фотоэффект №3

На поверхность металла падают монохроматические лучи с длиной волны 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

Энергия падающего фотона равна:

Далее для решения задачи примененим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, которое можно записать в виде:

Отсюда найдем кинетическую энергию:

E к = h c λ — h c λ 0 = h c λ 0 — λ λ λ 0

Чтобы найти искомую долю, разделим кинетическую энергию на энергию фотона:

W = E к ε = h c λ 0 — λ λ h c · λ λ 0 = λ 0 — λ λ 0 = 3 · 10 — 7 — 10 — 7 3 · 10 — 7 = 0 , 667

Ответ: W = 0 , 667 .

Задача на фотоны и фотоэффект №4

Максимальная энергия фотоэлектронов, вылетающих из металла при его освещении лучами с длиной волны 325 нм, равна T т a x = 2 , 3 · 10 — 19 Д ж . Определите работу выхода и красную границу фотоэффекта.

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

Отсюда работа выхода A равна:

Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому получаем:

A = 6 , 63 · 10 — 34 · 3 · 10 8 3 , 25 · 10 — 7 — 2 , 3 · 10 — 9 = 3 , 81 · 10 — 19 Д ж

λ 0 = 6 , 63 · 10 — 34 · 3 · 10 8 3 , 81 · 10 — 19 = 520 н м

Ответ: A = 3 , 81 · 10 — 19 Д ж ; λ 0 = 520 н м .

Задача на фотоны и фотоэффект №5

Наибольшая длина волны света λ 0 , при которой еще может наблюдаться фотоэффект на сурьме, равна 310 нм. Найдите скорость электронов, выбитых из калия светом с длиной волны 140 нм.

Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому для работы выхода получаем:

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

Учитывая, что T m a x = m v 2 m a x 2 , определим максимальную скорость электронов при фотоэффекте:

v m a x = 2 h c m 1 λ — 1 λ 0

v m a x = 2 · 6 , 63 · 10 — 34 9 , 1 · 10 — 31 1 1 , 4 · 10 — 7 — 1 3 , 1 · 10 — 7 = 1 , 3 · 10 6 м с

Ответ: 1 , 3 · 10 6 м с .

Вопросы с ответами на тему «Фотоны и фотоэффект»

Вопрос 1. В чем суть фотоэффекта?

Ответ. Фотоэффект — это явление «выбивания» электронов из вещества под действием света (электромагнитного излучения).

Вопрос 2. Что такое ток насыщения?

Ответ. Ток насыщения при фотоэффекте — максимальное значение фототока.

Вопрос 3. Что такое красная граница фотоэффекта?

Ответ. Это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой еще возможен внешний фотоэффект.

Вопрос 4. Что такое работа выхода?

Ответ. Это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы выбить его из металла.

Вопрос 5. Что такое квант?

Ответ. Неделимая порция какой-либо величины в физике.

Нужна помощь в решении задач и выполнении других типов заданий? Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся по любому вопросу.

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник

Задачи на тему «Фотоны и фотоэффект» с решением

В сегодняшней статье нашей традиционной рубрики «физика» разбираем задачи на фотоэффект.

Подпишитесь на наш телеграм и не пропускайте важные новости. А на втором канале ищите скидки и приятные бонусы для клиентов.

Доверь свою работу кандидату наук!

Узнать стоимость бесплатно

Задачи на фотоэффект с решениями

Прежде чем приступать к решению задач, напоминаем про памятку и формулы. Эти материалы пригодятся при решении задач по любой теме.

Задача на фотоны и фотоэффект №1

Найти энергию фотона ε (в Дж) для электромагнитного излучения с частотой ϑ = 100 · 10 14 Г ц .

Это типичная задача на энергию фотона. Применим формулу:

Здесь h — постоянная Планка. Произведем расчет:

ε = 6 , 63 · 10 — 34 · 10 · 10 14 = 6 , 63 · 10 — 18 Д ж

Ответ: ε = 6 , 63 · 10 — 18 Д ж .

Задача на фотоны и фотоэффект №2

При фиксированной частоте падающего света в опытах №1 и №2 получены вольтамперные характеристики фотоэффекта (см. рис.). Величины фототоков насыщения равны I 1 и I 2 , соответственно. Найти отношение числа фотоэлектронов N 1 к N 2 в этих двух опытах.

I 1 = 13 , 5 м к А I 2 = 10 , 6 м к А

Вольтамперная характеристика фотоэффекта показывает зависимость тока от напряжения между электродами. При выходе тока на насыщение все фотоэлектроны, выбитые из фотокатода, попадают на анод. Таким образом, величина тока насыщения пропорциональна числу фотоэлектронов. Тогда:

N 1 N 2 = I 1 I 2 = 13 , 5 10 , 6 = 1 , 27

Ответ: 1 , 27 .

Задача на фотоны и фотоэффект №3

На поверхность металла падают монохроматические лучи с длиной волны 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

Энергия падающего фотона равна:

Далее для решения задачи примененим уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, которое можно записать в виде:

Отсюда найдем кинетическую энергию:

E к = h c λ — h c λ 0 = h c λ 0 — λ λ λ 0

Чтобы найти искомую долю, разделим кинетическую энергию на энергию фотона:

W = E к ε = h c λ 0 — λ λ h c · λ λ 0 = λ 0 — λ λ 0 = 3 · 10 — 7 — 10 — 7 3 · 10 — 7 = 0 , 667

Ответ: W = 0 , 667 .

Задача на фотоны и фотоэффект №4

Максимальная энергия фотоэлектронов, вылетающих из металла при его освещении лучами с длиной волны 325 нм, равна T т a x = 2 , 3 · 10 — 19 Д ж . Определите работу выхода и красную границу фотоэффекта.

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

Отсюда работа выхода A равна:

Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому получаем:

A = 6 , 63 · 10 — 34 · 3 · 10 8 3 , 25 · 10 — 7 — 2 , 3 · 10 — 9 = 3 , 81 · 10 — 19 Д ж

λ 0 = 6 , 63 · 10 — 34 · 3 · 10 8 3 , 81 · 10 — 19 = 520 н м

Ответ: A = 3 , 81 · 10 — 19 Д ж ; λ 0 = 520 н м .

Задача на фотоны и фотоэффект №5

Наибольшая длина волны света λ 0 , при которой еще может наблюдаться фотоэффект на сурьме, равна 310 нм. Найдите скорость электронов, выбитых из калия светом с длиной волны 140 нм.

Красная граница фотоэффекта определяется условием T m a x = 0 , поэтому для работы выхода получаем:

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

Учитывая, что T m a x = m v 2 m a x 2 , определим максимальную скорость электронов при фотоэффекте:

v m a x = 2 h c m 1 λ — 1 λ 0

v m a x = 2 · 6 , 63 · 10 — 34 9 , 1 · 10 — 31 1 1 , 4 · 10 — 7 — 1 3 , 1 · 10 — 7 = 1 , 3 · 10 6 м с

Ответ: 1 , 3 · 10 6 м с .

Вопросы с ответами на тему «Фотоны и фотоэффект»

Вопрос 1. В чем суть фотоэффекта?

Ответ. Фотоэффект — это явление «выбивания» электронов из вещества под действием света (электромагнитного излучения).

Вопрос 2. Что такое ток насыщения?

Ответ. Ток насыщения при фотоэффекте — максимальное значение фототока.

Вопрос 3. Что такое красная граница фотоэффекта?

Ответ. Это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой еще возможен внешний фотоэффект.

Вопрос 4. Что такое работа выхода?

Ответ. Это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы выбить его из металла.

Вопрос 5. Что такое квант?

Ответ. Неделимая порция какой-либо величины в физике.

Нужна помощь в решении задач и выполнении других типов заданий? Обращайтесь в профессиональный сервис для учащихся по любому вопросу.

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник